一种新型上行SCMA系统接收机

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017188

电信科学 ›› 2017, Vol. 33 ›› Issue (8): 138-144.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2017188

一种新型上行SCMA系统接收机

张宏扬,郑长亮,邵根富,刘华平

杭州电子科技大学，浙江杭州 310018

修回日期:2017-06-06 出版日期:2017-08-01 发布日期:2017-08-25
作者简介:张宏扬（1991-），男，杭州电子科技大学硕士生，主要研究方向为非正交多址接入。|郑长亮（1980-），男，博士，杭州电子科技大学讲师，主要研究方向为无线通信、移动通信等。|邵根富（1962-），男，杭州电子科技大学教授、硕士生导师，主要研究方向为无线通信理论、信号处理与自动控制等。|刘华平（1965-），男，博士，杭州电子科技大学特聘教授、硕士生导师，美国俄勒冈州立大学终身教授，主要研究方向为无线通信理论、无线传感网络和信号处理等。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61471153);杭州电子科技大学科研启动基金资助项目(KYS085614014);杭州电子科技大学科研启动基金资助项目(ZX150204307002/001)

A novel receiver for uplink SCMA system

Hongyang ZHANG,Changliang ZHENG,Genfu SHAO,Huaping LIU

Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China

Revised:2017-06-06 Online:2017-08-01 Published:2017-08-25
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61471153);Scientific Research Foundation of Hangzhou Dianzi University(KYS085614014);Scientific Research Foundation of Hangzhou Dianzi University(ZX150204307002/001)

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词: 5G, 稀疏码多址接入, 消息传递算法, 环MPA, 过载率

Abstract:

Sparse code multiple access (SCMA) is a type of code domain non-orthogonal multiple access technology,which is regarded as a promising multiple access technology for 5G due to its excellent performance.The uplink SCMA system generally uses a message passing algorithm (MPA) in the receiver.The priori information can be inaccurated to cause an increased detection error.A novel receiver for the uplink SCMA system,called ring-MPA (R-MPA) receiver,was proposed to solve this problem,by using a joint detection process.The proposed R-MPA receiver was compared with the log-MPA receiver and the classic MPA receiver,two state-of-the-art existing schemes.Both theoretical analysis and computer simulation results show that the proposed receiver not only has a superior error performance,but also has a lower implementation complexity than these existing schemes.

Key words: 5G, sparse code multiple access, message passing algorithm, R-MPA, overloading factor

中图分类号:

TN929.5

张宏扬,郑长亮,邵根富,刘华平. 一种新型上行SCMA系统接收机[J]. 电信科学, 2017, 33(8): 138-144.

Hongyang ZHANG,Changliang ZHENG,Genfu SHAO,Huaping LIU. A novel receiver for uplink SCMA system[J]. Telecommunications Science, 2017, 33(8): 138-144.

图/表 9

图1

图2

图3

图4

表1

MPA和log-MPA检测运算量对比"

运算	MPA	log-MPA
加法运算	$\begin{array}{l} (2 d_{r} + 1) M^{d}^{r} K d_{r} n + (d_{v} - 2) M K d_{r} + 2 M K d_{r} \end{array}$	$3 M^{d_{r}} K d_{r}^{2} n + 2 M K d_{r}$
乘法运算	$(d_{r} + 2) M^{d}^{r} K d_{r} n + 4 M K d_{r}$	$3 M^{d}^{r} K d_{r} n + 4 M K d_{r}$
指数运算	$M^{d}^{r} K d_{r} n$	0
比较运算	0	$M^{d}^{r} K d_{r} n + (d_{v} - 2) M K d_{r} n$

表1

表2

图5

表3

图6

参考文献 17

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场景	接收机	J	K	系统过载率(OF)	迭代次数/次
1	log-MPA	6	4	150%	2
2	log-MPA	4	4	100%	4
3	log-MPA	6	4	150%	4
4	R-MPA	4	4	100%	4
5	R-MPA	6	4	150%	4

场景	接收机	J	K	系统过载率(OF)	迭代次数/次
1	R-MPA	4	4	100%	4
2	R-MPA	6	4	150%	4
3	MPA	4	4	100%	4
4	MPA	6	4	150%	4

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