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。     

基于变量节点串行策略的SCMA低复杂度译码研究

稀疏码多址接入(SCMA)技术作为5G无线通信网络的一个竞争性的非正交多址方案,具有广阔的应用前景.但目前基于SCMA的上行链路均采用泛洪方案的消息传递算法(MPA)进行译码,无论是检测的复杂度还是收敛速度都不甚理想.提出一种改变信息更新策略的串行消息传递算法——S-MPA (serial MPA),按照变量节点的次序进行消息处理和传递,每一个变量节点同时进行校验消息的接收和变量消息的发送.理论和仿真结果表明,该算法不仅能保持良好的性能,而且也有较低的解码复杂度.     

LDPC码串行解码算法建模

消息传递机制是影响LDPC码解码性能的重要因素。简要介绍了Gallager提出的LDPC码和基于洪水消息传递机制的和积解码算法。在此基础上引入基于校验节点的串行消息传递机制并提出具体可实现的解码算法模型。该串行解码算法按照校验节点一定的顺序进行消息处理和传递,保证更新的消息能够马上进入迭代过程,从而改善消息传递的收敛特性;同时充分利用消息间相互关联的特点,融合消息传递步骤,可以降低所需的存储容量,简化解码复杂度。分别应用洪水解码算法和串行解码算法在AWGN信道下进行性能仿真。仿真结果表明串行解码算法使解码性能得到明显提高。     

一种基于交错行列消息传递的LDPC码改进译码算法

为进一步改善低密度奇偶校验(LDPC)码译码算法的纠错性能,并加快其译码的收敛速度,提出一种基于交错行列消息传递的改进译码算法.该算法通过将动态调度策略译码算法中的残差值思想引入到串行调度译码算法中,使得串行调度译码算法在每次迭代进行消息更新前都会进行一次残差值排序的计算,并对其节点消息原有的固定更新顺序进行重新排序.仿真结果表明:在误码率为10-4时,该改进的译码算法相比于行消息传递算法和列消息传递算法有0.25和0.24 dB的增益;在误码率为10-5时,相比于交错行列消息传递算法有0.13 dB的增益.     

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。     

基于串行消息传递机制的QC-LDPC码快速译码算法研究

针对准循环LDPC(QC-LDPC)码基于洪水消息传递机制译码算法的不足,该文提出了一种快速的分组串行译码算法。该算法通过将LDPC码的校验节点(或变量节点)按一定规则划分成若干个子集,在每一轮迭代过程中,依次对各个子集中的校验节点(或变量节点)并行地进行消息更新,提高了译码速度。同时根据分组规则,提出了一种有效的分组方法,并通过分析发现基于循环置换阵的准循环LDPC码非常适合采用这种分组译码算法进行译码。通过对不同消息传递机制下准循环LDPC码译码算法性能的仿真比较,验证了在复杂度不增加的情况下,该译码算法在继承了串行译码算法性能优异和迭代收敛快等优点的同时,极大地提高了准循环LDPC码的译码速度。分析表明,分组串行译码算法译码速度至少为串行译码算法的p倍(p为准循环LDPC码校验矩阵中循环置换阵的行数或列数)。     

无线网络中基于变分消息传递的分布式协作定位算法

针对基于消息传递算法的节点定位方法复杂度和通信开销较高的问题,提出一种适用于节点可移动网络的低复杂度低协作开销的节点自定位算法。为降低通信负载,该算法将消息约束为高斯型函数,网络中只需传输各消息的均值和方差,并采用适用于指数模型的变分消息传递(VMP)算法以降低计算复杂度。首先,根据节点的历史轨迹对节点位置进行预测,得到当前时刻的先验信息。然后,在因子图上按照VMP消息更新规则、通过迭代近似求解节点位置变量的后验分布。在消息更新中,对于非线性测距模型引起的非高斯置信,通过非线性项的二阶泰勒级数展开将其近似为高斯型函数。最后,根据最大后验估计准则得到位置估计。仿真结果表明,该算法的定位精度与基于非参数化置信传播的SPAWN（Sum-Product Algorithm over a Wireless Network）接近,但计算复杂度和通信负载均显著降低。      

动态选择消息更新的SCMA多用户检测算法

稀疏码多址接入（SCMA）是上行链路（UP）无线空口技术之一,消息传递算法（MPA）是SCMA多用户检测的主要方法。MPA算法迭代更新所有码字消息,所有消息概率收敛后迭代结束。因此,MPA算法复杂度较高。针对这一问题,本文利用各消息概率收敛速度不同的特点,提出了一种动态选择消息更新的SCMA多用户检测算法。在每次迭代中找出收敛最快的码字消息,由于这些消息已接近收敛值,剩余迭代将不再更新这些消息,从而减少了复杂度。从仿真结果看,选择合适的比重因子,本文算法误比特率（BER）性能与MPA算法基本相同,算法复杂度明显降低。      

多元LDPC码列分层DBC译码算法

针对多元LDPC码扩展最小和（Extended Min Sum,EMS）译码算法收敛速度慢、运算复杂度高的问题,提出一种多元LDPC码列分层动态检泡（Dynamic Bubble-Check,DBC）译码算法。首先对变量节点按不同列重进行分层处理,译码时率先更新列重较大分层的变量节点消息,不同层之间采用串行方式进行消息传递,通过并串结合的方式降低译码迭代次数。在校验节点消息更新过程中,采用动态检泡方法减少EMS算法中的运算量,降低算法复杂度。仿真结果表明,在几乎不损失性能的前提下,该算法的平均最大迭代次数仅为EMS译码算法的50%,复杂度降低为EMS算法的50%。