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...     

SIMO-NOMA系统分步多用户检测策略

上行免调度非正交多址接入（NOMA）系统中,针对低信噪比情况下通过压缩感知技术联合检测活跃用户和数据的误码率性能比较差的问题,提出了分步多用户检测策略。该策略考虑信号的稀疏度对系统检测性能的影响,理论分析得出了检测成功概率的下界,以降低稀疏度来提高重构概率;结合压缩感知硬融合算法（CS-HFA）,对稀疏信号进行二次筛选,最终实现信号的精确检测。仿真结果表明,随着信噪比、活跃用户数或者过载率的改变,改进方案表现出较好的系统检测性能。     

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。     

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。     

稀疏码多址接入多用户检测算法综述

稀疏码多址接入(SCMA)是一种非正交多址接入技术,具备高频谱效率和大连接特性。多用户检测是SCMA系统的关键问题,而如何降低检测算法的复杂度成为多址接入领域的研究热点。该文从影响算法复杂度的不同因素入手,分类综述了现有多用户检测算法并对几种典型算法进行了原理剖析和性能对比。同时,指出了SCMA多用户检测算法的改进思路。最后总结并探讨了SCMA检测算法未来的发展趋势和面临的挑战。     

稀疏码多址接入多用户检测算法综述

稀疏码多址接入(SCMA)是一种非正交多址接入技术,具备高频谱效率和大连接特性.多用户检测是SCMA系统的关键问题,而如何降低检测算法的复杂度成为多址接入领域的研究热点.该文从影响算法复杂度的不同因素入手,分类综述了现有多用户检测算法并对几种典型算法进行了原理剖析和性能对比.同时,指出了SCMA多用户检测算法的改进思路.最后总结并探讨了SCMA检测算法未来的发展趋势和面临的挑战.     

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。     

5G非正交多址接入中干扰消除技术研究

针对现有正交多址技术不能满足5G海量连接的场景对更高容量的需求,对非正交多址接入技术进行研究。首先对非正交多址接入技术进行介绍,非正交多址接入技术多用户数据不正交,且占用相同的时频资源进行发送,在该项技术中,接收机的设计算法尤为重要。之后对干扰消除接收机进行了研究,研究了MMSE-SIC算法,但该算法在用户负载大时,时延较大。结合并行干扰消除技术的优点提出了准并行干扰消除算法,该算法相较于MMSE-SIC时延减小近50%,但性能下降较大。针对高负载场景提出改进干扰消除算法,在保证性能下降不大时,缩短了高负载情况下系统时延。     

面向低轨卫星互联网的随机接入前导码传输技术

围绕低轨卫星随机接入过程中前导码传输性能开展研究，在对现有基于Zadoff-Chu(ZC)序列的两种前导码设计方案基础上，提出一个三级ZC根序列级联的前导码设计方法，并给出了复杂度分析结果。此外，在考虑离散傅里叶变换扩展正交频分复用(Discrete Fourier Transform spread OFDM,DFT-s-OFDM)波形传输的情况下，对低轨卫星随机接入过程前导码检测性能开展了系统级仿真。通过仿真首先探明了不同类型前导码进行峰值检测时所具有的最优检测阈值，其次探究了不同多普勒频移和多用户干扰对前导码检测性能的作用机理，最后分析了不同天气条件对多用户前导码检测性能的影响。上述研究显示采用多个ZC根序列级联的方法可显著提高低轨卫星随机接入用户的数量，但复杂度较高，且受多用户干扰和多普勒频移的影响，该方法的检测性能受限。     

基于改进稀疏度自适应匹配算法的免授权非正交多址接入上行传输多用户检测

免授权非正交多址接入技术(NOMA)结合多用户检测技术(MUD),能够满足大规模机器通信(mMTC)场景中的大连接量、低信令开销和低时延传输等需求。在基于压缩感知(CS)的MUD算法中,活跃用户数往往作为已知信息,而实际通信系统中很难准确估计。基于此,该文提出一种改进稀疏度自适应匹配的多用户算法(MSAMP-MUD)。该算法首先利用广义Dice系数匹配准则选择与残差最匹配的原子,更新用户支撑集;当残差能量接近噪声能量时,终止迭代,从而获得最终支持集;否则,采取上述准则更新用户支撑集,提高支撑集中活跃用户数估计精度。在迭代过程中,根据最近两次残差能量之比,选取不同的迭代步长,以降低检测迭代次数。仿真结果表明,所提算法与传统基于CS的MUD算法相比,误码率降低约9%,迭代次数减少约10%。     

基于卷积码的网络编码协助IDMA系统容量分析

设计了一个由网络编码协作下的非正交用户合作系统,并引入了卷积码进行编码传输。中继用户处解码后的源用户有效数据通过线性网络编码组合在一起,传送到基站从而获得分集增益。在接收端,采用一种二重迭代多用户检测办法,并提出了新的接收机方案。采用一种码片级的算法性能评估技术＂SNR evolution＂,对系统容量进行分析。对BER和系统容量的仿真分析表明：文中所讨论的合作机制是对付信道衰落的有效办法,它能够提供可观的用户合作分集增益,减少多用户系统的误码率;整个系统具有较高的系统容量。     

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。     

NOMA系统基于改进的近似消息传递算法的联合信道估计与多用户检测

针对免调度非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统,多用户传输场景的上行信道估计(Channel Estimation,CE)与活动用户检测(Active User Detection,AUD)问题可被建模为压缩感知重建问题。本文提出了一种改进的近似消息传递(Approximate Message Passing,AMP)算法——阈值自适应-加约束重加权-近似消息传递(Threshold Adaptive Constrained Reweighted Approximate Message Passing,TA-CR-AMP)算法来联合解决CE和AUD问题。该算法在合适的迭代终止准则下,对AMP算法加入更新稀疏信号稀疏结构的操作,在此基础上对算法引入加约束的重加权,并令阈值自适应变化。仿真结果表明,与AMP算法相比,本文提出的算法以较低的复杂度获得了更加优越的信道估计和活跃用户检测性能。另外,本算法获得了与更加复杂的期望最大-贝叶斯AMP(Expectation Maximization Bayesian Approximate Message Passing, EM-B-AMP)算法相近的性能。      

Another Approach for Partial Parallel Interference Cancellation

In this paper, a technique for improving parallel interference cancellation (PIC) receivers with linear estimators is studied in a CDMA system under power control and near-far case. By multiplying the received signal for each user in early stages by a factor superior than unity, the proposed technique significantly reduces the harmful impact of the bias upon BER performance and requires only vector implementation under power control. In order to make the analysis more tractable, the proposed bias mitigation technique is described for a synchronous multi-user communication scenario with binary signalling, non-orthogonal multiple access interference in an additive white Gaussian noise channel.     

基于非正交多址接入系统的多用户分组优化算法

用户分组算法作为非正交多址接入(NOMA)的关键部分,对系统吞吐量和用户公平性具有重要影响。当用户数量和可用的资源增加时,用户分组的最佳调度将变得不可行,该文提出一种子带间多用户分组优化算法。该算法首先根据用户信道增益差异和子带复用用户数限制条件进行多用户初始分组处理,减小用户搜索空间,然后逐步完成初始分组用户间的优化组合,以几何平均用户吞吐量最大为用户分组准则,进一步提升小区边缘用户的吞吐量。仿真结果表明,所提算法与传统的用户分组算法相比,系统总吞吐量和几何平均用户吞吐量性能提升均超过3%。     

QoS-based optimal and fair resource allocation for energy-efficiency uplink NOMA networks

The energy-efficiency(EE) optimization problem was studied for resource allocation in an uplink single-cell network, in which multiple mobile users with different quality of service (QoS) requirements operate under a non-orthogonal multiple access (NOMA) scheme. Firstly, a multi-user feasible power allocation region is derived as a multidimensional body that provides an efficient scheme to determine the feasibility of original channel and power assignment problem. Then, the size of feasible power allocation region was first introduced as utility function of the subchannel-user matching game in order to get high EE of the system and fairness among the users. Moreover, the power allocation optimization to the EE maximization is proved to be a monotonous decline function. The simulation results show that compared with the conventional schemes, the network connectivity of the proposed scheme is significantly enhanced and besides, for low rate massive connectivity networks, the proposed scheme obtains performance gains in the EE of the system.     

异步多径条件下空时CDMA多用户检测

本文利用最小均方误差准则,推导了异步多径条件下空时CDMA多用户检测算法,分析了多用户检测与单用户检测关系,提出空时CDMA多用户检测接收机结构。基于SAGE迭代算法进行空时多用户检测,并利用CDMA信号的有限字符特性和上行信道的导频信息对SAGE算法提出改进。仿真结果说明了本文提出的空时CDMA多用户检测算法性能。     

Joint of full-duplex relay,non-linear energy harvesting and multiple access in performance improvement of cell-edge user in heterogeneous networks

To serve massive connections in heterogeneous networks with respect to higher energy efficiency, we focus on new paradigm in order to achieve multiple access and performance improvement at cell-edge area. The power domain based non-orthogonal multiple access is introduced to address such problem. In particular, this paper studies a self-energy relay together with full-duplex scheme to implement cooperative power domain based non-orthogonal multiple access in small-cell system of the heterogeneous networks. In such small-cell network, a nearby user can be employed as a decode-and-forward with self-energy recycling protocol to assist a far power domain based non-orthogonal multiple access user (cell-edge user). The relay harvests energy from dedicated energy signal sent by a base station, while it still reuses energy from loop self-interference signal. To characterize the performance of the proposed system with respect to where meets weak signal condition, numerous expressions of exact outage probability for far power domain based non-orthogonal multiple access user is derived. Several practical scenarios are performed in three different schemes related to how energy harvesting architecture can be achieved. Based on analytical results, the optimal throughput achieved by the cell-edge user in small-cell network can be observed. Numerical results are presented to validate the accuracy of the derived results.