基于部分码字译码的MPA检测算法

稀疏码多址接入技术(SCMA)是一种新型非正交多址接入技术。针对SCMA中消息传递算法进行多用户检测复杂度较高的问题,提出基于部分码字球形译码多用户检测算法(PCSD-MPA)。该算法通过设置球型半径减少参与迭代的用户码字,并根据SCMA的非正交特性引入信道质量这一新的判决机制,从而进一步降低MPA算法的计算复杂度。同时采用部分码字初始概率均等分配策略,有效提升了算法的收敛速率。仿真结果表明,在球形半径设定合理的条件下,PCSD-MPA在几乎不改变系统误比特率性能的情况下降低了MPA的复杂度,且该算法的计算复杂度随着SNR的增大明显降低。     

基于变量节点门限的SCMA多用户检测算法

稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)采用消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)来译码,原始的MPA算法复杂度较高,为了降低多用户检测算法复杂度,提出了一种变量节点门限的SCMA多用户检测算法。在每次消息更新后,对用户的变量节点可信度进行判断,当某一用户的所有变量节点传输码字可信度最大的位置均相同,且所有变量节点满足预设门限时,将该用户提前译码,已译码用户在以后的迭代中不再继续更新,从而降低算法的复杂度。仿真结果表明,提出算法在收敛速度和BER性能方面明显优于门限MPA算法,和原始MPA算法相比,该算法在保证BER性能的同时极大地降低了算法的复杂度。     

基于串行策略的SCMA多用户检测算法

稀疏码多址接入(SCMA)作为一个前景广阔的5 G无线空口技术,能够满足海量连接的需求。针对现有SCMA通信系统都是基于并行策略的消息传递算法(MPA)进行多用户检测,存在信息收敛速度不理想的问题,该文提出一种串行策略的多用户检测算法。该算法以资源节点为序,按串行方式依次进行消息更新与传递,保证更新的消息能够立即进入当前迭代过程,改善了消息传递的收敛速度,相比并行策略的多用户检测算法,降低了算法复杂度;同时,充分利用消息间相互关联的特点,融合消息传递步骤,降低了存储器的要求。理论与仿真结果表明,该算法在误比特率(BER)性能与算法复杂度之间可以达到较理想的平衡。     

基于模型驱动辅助MPA的SCMA多用户检测算法

稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)作为有应用前景的空口技术,在高吞吐量以及大规模连接中极具优势。针对SCMA通信系统中接收端消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)计算复杂度较高的问题,提出了基于模型驱动辅助MPA法(Model driven Assisted MPA,MD MPA)的SCMA多用户检测算法。MD MPA在MPA算法迭代过程中节点更新后的信息矩阵和输出的概率矩阵之后添加权重参数,并通过神经网络训练更新参数。经训练所得权重参数可加快算法收敛速度,降低误码率,获得更佳的译码效果。仿真结果表明,MD MPA相较于MPA算法,误码率降低了20%,复杂度降低了33%。     

基于串并结合策略的SCMA多用户检测

稀疏码分多址接入（SCMA）是促进第五代移动通信系统发展的重要无线空口技术支撑,能够满足海量连接的需求。针对上行SCMA通信系统接收端使用的基于串行消息传递算法（MPA）的多用户检测迭代运行时间长,导致系统时延的问题,提出一种串并结合SCMA多用户检测算法,充分融合了串并行消息传递特点。仿真结果表明,相比串行MPA多用户检测算法,所提算法可降低系统的复杂度,且每轮迭代运行时间减少,从而减小了时延,实现了误比特率性能与系统时延、系统复杂度之间理想的平衡。     

上行SCMA系统的动态子图检测算法

面对未来网络需求量的爆炸性增长,稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）作为一种基于码本的非正交多址技术,在用户连接数、频谱效率和低时延都有很大的提升。由于码字的稀疏性,SCMA采用消息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）实现多用户检测,但是复杂度还是相对较高,以至于很难应用于实际系统。为了解决上述问题,提出了一种动态子图消息传递算法（Dynamic Sub-graph Message Passing Algorithm,DS-MPA）进行信号检测。DS-MPA利用剩余值来确定下一次迭代的子图,减少了资源节点的更新用户数量,达到了降低复杂度的目的。仿真结果显示算法性能几乎无损并且降低了1/3左右的复杂度。     

外部信息自适应更新的SCMA系统译码方案

现有上行稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）通信系统采用的译码算法中,基于串行策略的消息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）因其在每次迭代过程只选择单个消息进行更新,存在着收敛速度较慢等问题。针对以上问题,提出外部信息自适应更新的MPA算法,每次迭代过程中自适应选取多个残差值较大、相互独立的节点,更新其外部信息以达到提高计算效率的目的。仿真结果表明,该算法可有效提升译码性能,在计算复杂度与译码性能之间取得了较好的平衡。     

基于加权分组串行调度改进的MPA算法

随着卫星通信系统的广泛应用,传统的正交多址接入技术已经无法满足日益增长的数据信息和海量用户的连接要求,此时非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术中的稀疏码多址接入技术(Sparse Code Multiple Access,SCMA)成为研究的焦点。现有基于消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)的SCMA系统多用户检测算法主要分为串行调度MPA算法和并行调度MPA算法,然而这些算法在降低算法复杂度上并不是最优的选择。为了进一步加快算法的收敛速度,在加权串行调度MPA算法(Weight Variable Node SS-MPA,WVN-SS-MPA)基础上,提出一种基于加权分组串行调度改进的MPA算法(Improved Group of WVN-MPA,IG-WVN-MPA),该算法可以通过降低迭代次数、码本大小和行重因子来加快收敛速度。仿真结果表明,所提出的IG-WVN-MPA算法可以在保证系统性能的同时,大幅度降低算法复杂度。     

一种用于SCMA系统的混合期望传播检测方法

作为一种新的非正交多址接入技术,稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)被提出以支持大规模连接.基于稀疏因子图,SCMA利用低复杂度的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)来实现接近最优的多用户检测.但是,传统MPA的复杂度仍然很高.为了灵活地控制算法的复杂性,提出了一种混合期望传播检测算法用于SCMA检测,建立算法复杂度与信道阈值之间的关系,利用信道阈值控制算法复杂度.此外,将混合期望传播检测算法与消息回退机制相结合以提高性能.仿真结果表明,与其他检测方案相比,所提算法可以灵活地在算法性能和计算复杂度之间进行折衷.     

基于部分码字消息传递的SCMA多用户检测算法

基于消息传递算法(MPA)进行多用户检测的稀疏码多址接入(SCMA)技术是一种面向5G的非正交多址技术(NOMA)。针对MPA复杂度较高的问题,该文首先分析接收信号概率密度函数值在不同信噪比(SNR)下的统计结果,并根据SCMA的非正交特性,综合考虑资源节点和用户节点之间的数据映射关系,提出基于概率密度函数值门限判决的部分码字搜索(PCS)MPA多用户检测算法(PCS-MPA)。仿真结果表明,在门限值合理的条件下,PCS-MPA在几乎不改变系统误比特率(BER)的条件下,降低了MPA的复杂度,尤其在高SNR条件下效果更好。     

一种改进基于门限的稀疏码多址接入低复杂度多用户检测算法

稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access, SCMA)作为一种基于多维码本的非正交多址技术,能有效满足5G的巨连接、高频谱效率和毫秒级时延需求。针对基于门限的消息传递算法(Message Passing Algorithm, MPA)存在低门限时误比特率(Bit Error Rate, BER)较高的问题,该文提出一种改进的SCMA多用户检测算法。所提出的算法在基于门限MPA的基础上,增加了对用户节点稳定性必要条件的判决,即只有符合门限条件并通过用户节点稳定性必要条件判决的用户才能被提前解码。这提高了提前判决码字的可靠性并减少了因变相硬判的检测机制造成的后验软信息损失。与基于门限的MPA相比,所提出的算法可使消息在低门限时迭代得更加充分,从而在低门限时仍然能够使SCMA用户获得较好的BER性能。仿真结果表明,在低门限时采用该文所提出的算法SCMA用户BER性能明显好于仅采用基于门限的MPA的BER性能。     

Design of SCMA codebook based on chaotic signal and system performance analysis

Sparse code multiple access (SCMA) technology is one of the multiple access technology schemes for the new generation of 5G.In order to solve the transmission requirement of massive users,the logistic chaos sequence was proposed instead of the random sequence in the original system to select the codeword.The constellation method based on trellis coded modulation (TCM) subset segmentation with the mapping matrix was used to generate codebook in the encoder,and decoded through message passing algorithm (MPA) detection method.The simulation results show that the bit error rate (BER) is low when the system uses the pseudo-random sequence of chaos to select the codeword,and the system also performs well under the condition of high overload rate.     

一种新型上行SCMA系统接收机

稀疏码多址接入(SCMA)是一种码域非正交多址接入技术,以其优异性能成为5G多址接入技术的热门候选方案.上行SCMA系统一般采用消息传递算法(MPA)接收机,检测过程中存在由先验信息带来的误差.针对这一问题提出一种新型接收机,称为环MPA (R-MPA)接收机,其通过一种联合检测方案来消除上述误差对最终检测结果的影响.理论分析和仿真验证表明,与现有的log-MPA接收机及经典MPA接收机相比,所提R-MPA接收机是一种检测精度更高而实施复杂度较低的上行SCMA系统接收机.     

Turbo greedy multiuser detection

Previously, a novel scheme for iterative multiuser detection and turbo decoding was proposed by Damnjanovic and Vojcic (2000, 2001). In this scheme, multiuser detection and single-user turbo decoding are tightly coupled to maximize the overall gain. The extrinsic probabilities for the coded bits of the interfering users, obtained after each turbo decoding iteration, are used as a priori probabilities in the following multiuser iteration and the extrinsic information for the systematic bits of the desired user is used as a priori information in the next single-user turbo decoding iteration. Turbo decoding of parallel concatenated convolutional codes is carried out in parallel fashion. It has been shown that the proposed detector approaches the multiuser capacity limit within 1 dB in the low signal-to-noise ratio region. However, the main drawback of the scheme is its exponential complexity in the number of users, which is due to the complexity of the maximum a posteriori probability (MAP) multiuser detector. In this paper, we show that the complexity of the scheme can be significantly reduced by replacing the (MAP) multiuser detector with an iterative detector derived from the greedy multiuser detector proposed by AlRustamani and Vojcic (2000). In this paper, we demonstrate that, for both the additive white Gaussian noise and the frequency-nonselective Rayleigh fading, the substantial reduction in complexity of the iterative scheme proposed by Damnjanovic and Vojcic when the greedy detector is utilized introduces a slight degradation in performance