SCMA系统多用户检测算法研究.doc

DS-CDMA系统中盲多用户检测的算法研究的开题报告一、选题背景与意义在无线通信领域中，频谱资源已经成为一项非常宝贵的资源，如何有效地利用频谱资源成为无线通信技术研究和应用的难点问题之一。

DS-CDMA（直接序列码分多址）系统是一种多用户分配方案，可以在同一频段中支持多个用户同时使用，通过信号的编码和解码技术，将多个用户的信号在同一频段上区分开来，从而能有效利用频谱资源、提高频段的使用率。

DS-CDMA系统被广泛应用于无线通信系统中，如3G移动通信系统、卫星通信系统等。

然而，DS-CDMA系统在接收信号时需要进行多用户干扰消除，即多用户检测。

多用户检测是DS-CDMA系统的关键技术之一，它能够解决多用户在同一信道上传输时的干扰问题，保证接收到正确的信息。

目前，DS-CDMA系统中的多用户检测算法主要分为两类，一类是利用先验知识的检测算法，一类是不利用先验知识的盲检测算法。

相对于利用先验知识的检测算法，盲检测算法不需要知道用户的编码序列，因此可以在一定程度上提高系统的灵活性和适应性，并且也可以应用于一些情况下未知用户编码的场景。

然而，由于盲检测算法需要通过迭代计算来解决多用户检测问题，因此计算复杂度较高，且在实际情况下存在误差率较高的问题。

因此，对于盲多用户检测算法的研究，具有重要的理论和应用价值。

二、研究内容和方法本文将以DS-CDMA系统中的盲多用户检测算法为重点，研究盲多用户检测算法在DS-CDMA系统中的应用和优化。

具体内容包括以下两个方面：（1）盲多用户检测算法的基本原理和数学模型在这个方面，我们将对盲多用户检测算法的数学模型进行分析，具体包括盲多用户检测算法中的统计模型、信号模型、噪声模型等，并且重点研究盲多用户检测算法中的迭代计算方法，包括泛函迭代法、最小平方误差方法、统计信号处理方法等。

（2）盲多用户检测算法在DS-CDMA系统中的应用和优化在这个方面，我们将研究盲多用户检测算法在DS-CDMA系统中的应用和优化方法。

一种低复杂度SCMA多用户检测算法朱翠涛;吴蓓【摘要】为了进一步降低稀疏码多址接入系统中多用户检测算法的复杂度,提出了一种基于部分资源块高斯近似的多用户检测算法.首先对资源块优势等级进行比较;然后选择译码优势等级高的n个资源块使用加权消息传递算法,剩下的资源块使用高斯近似消息传递算法.同时联合资源块和用户优势等级,在每次迭代后对译码优势等级较高的用户直接译码并剔除,使得后续每轮迭代的复杂度依次降低.仿真结果表明,通过合理选择资源块个数,可以在保证检测性能的同时,有效地降低检测复杂度.因此,提出的算法较好地实现了译码性能和复杂度之间的平衡.【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(046)004【总页数】7页(P80-86)【关键词】稀疏码多址接入;消息传递算法;资源块;高斯近似【作者】朱翠涛;吴蓓【作者单位】中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室,湖北武汉 430074;中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TN929.5稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)，是应5G需求设计产生的一种非正交多址技术。

其非正交叠加的码字个数可以成几倍大于使用的资源块个数，从而大大提高了频谱利用率。

为了使稀疏码多址接入成为更具竞争力的空口技术，需要解决的关键问题是性能优良的码本设计及低复杂度的多用户检测算法。

笔者研究的重点在于多用户检测算法。

利用稀疏码多址接入码字的稀疏结构[1]，基站能够通过低复杂度的消息传递算法(Message Passing Algorithm，MPA)实现接近最大后验概率检测和最大似然检测。

然而，在多用户情况下，各用户的发送信号在接收端叠加[2]，随着用户数的增加，消息传递算法译码的复杂度将呈指数增长。

为了减少复杂度，文献[3]提出了线性滤波高斯近似置信传播算法，迭代地消除干扰。

基于加权消息传递的SCMA多用户检测算法郑建宏;李玉菱;田枚【摘要】Aiming at the slow convergence rate of message passing algorithm (MPA) leading to higher complexity in sparse code multiple access (SCMA) system,a SCMA multiuser signal detection method based on weighted message passing was proposed.Weighted factors were introduced to change the initial probability of each superposed constellation points,and therefore the constellation points closed to the received signal might obtain larger initial probabilities which made the convergence rate of the iterative process better.The simulation results show that the proposed scheme can obtain good trade-off between complexity and bit error rate (BER) performance compared with the original MPA algorithm.%针对稀疏码多址接入(sparse code multiple access,SCMA)技术中,消息传递算法(message passing algorithm,MPA)收敛速度较慢导致复杂度较高的问题,提出一种基于加权消息传递的SCMA多用户信号检测改进算法.在原始MPA的基础上,通过引入权重因子改变每个叠加星座点的初始概率,使靠近接收信号的星座点可以获得更大的初始概率,加快迭代过程的收敛速度.仿真结果表明,与原始MPA算法相比,改进算法在误比特率(bit error rate,BER)和复杂度之间达到了较理想的平衡.【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2018(039)004【总页数】5页(P928-932)【关键词】稀疏码多址接入;消息传递算法;多用户检测;加权消息传递;非正交多址接入【作者】郑建宏;李玉菱;田枚【作者单位】重庆邮电大学通信核心芯片、协议及系统应用创新团队,重庆400065;重庆邮电大学通信核心芯片、协议及系统应用创新团队,重庆 400065;重庆邮电大学通信核心芯片、协议及系统应用创新团队,重庆 400065【正文语种】中文【中图分类】TN929.50 引言与4G相比，5G不再局限于人与人的连接，更加入了人与物、物与物的连接。

基于变量节点稳定性的SCMA多用户检测算法范鹏; 李旭东【期刊名称】《《现代计算机（专业版）》》【年(卷),期】2019(000)032【总页数】5页(P3-7)【关键词】稀疏码分多址接入; 多用户检测; 消息传递算法; 低复杂度【作者】范鹏; 李旭东【作者单位】西华大学理学院成都 610039【正文语种】中文0 引言随着第四代移动通信系统（The Fourth Generation Mobile Communication Systems，4G）的大规模商业化及其技术的不断成熟，第五代移动通信系统（The Fifth Generation Mobile Communication Systems，5G）已成为全球研发的焦点[1-2]。

目前，我国工信部已正式发放5G 商用牌照，与4G 相比，5G 在频谱资源利用率和终端设备接入量均有很大的提高。

非正交多址接入技术[3]（Non-Orthogonal Multiple-Access，NOMA）拥有频谱效率较高的特点，在5G 通信中有着广泛的应用。

作为NOMA技术的一种，SCMA[4-5]利用码本的稀疏性能够连接大量不同的终端用户，并同时为终端用户服务。

在发送端，每个用户将数据比特直接映射为SCMA 码本中的多维码字，多个用户的码字进行叠加，使得同一频谱资源上可以承载多个用户，大幅度地提高了系统容量。

在接收端，接收信号是多个用户码字和噪声的叠加，需要对接收信号通过多用户检测（Multi-user Detection，MUD）技术来实现用户译码。

利用SCMA 码序列的稀疏性，在接收端使用复杂度相对较低的消息传递算法（Message Passing Algorithm，MPA）[6]进行译码。

该系统中多个用户共享频率资源，来成倍提高系统容量和频谱利用率，同时，基于MPA 的MUD 极大地降低了联合最优最大后验概率（Maximum-A-Posteriori，MAP）的复杂度。

基于简化ML策略的SCMA多用户检测算法研究温洪明【摘要】针对原始MPA(消息传递)算法存在高检测复杂度、高资源需求和收敛性不佳的问题,提出了一种基于简化ML(最大似然准则)策略的多用户检测算法——SI-ML算法.该算法从ML算法的穷尽遍历出发,将SCMA系统的扩散矩阵和信道矩阵乘积按照非方阵约化QR分解方法进行分解,并根据计算出的每个分支节点的累计度量值确定检测过程中需保留的分支节点,以达到检测的目的.最后,用Matlab模拟空间信道进行仿真,验证了SI-ML算法的可行性.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)010【总页数】7页(P2375-2381)【关键词】5G;多址技术;多用户检测;SCMA;ML【作者】温洪明【作者单位】国家计算机网络与信息安全管理中心福建分中心,福建福州350025【正文语种】中文【中图分类】TN929.530 引言SCMA（稀疏码多址接入）技术由LDS-MA技术演进而来，是一种新型的非正交多址接入（NOMA）技术，是华为公司2015年MWC上发布的面向5G的新空口技术之一，旨在提高单位频谱资源上承载的数据量。

作为5G移动通信中多址接入强有力的候选技术，SCMA具有三个基本特性：一是传输码字为多维复数域；二是不同用户对应码本的不同层；三是用户数大于码片数的过载传输。

SCMA技术与LDS-MA技术存在本质区别，核心理念是通过码域的非正交扩展和叠加，实现在同样资源下以过载特性容纳更多的业务用户，即相当于将LDS-MA技术的调制与和扩频统一为码本，而码本的设计引入了多维星座方式和稀疏的扩频矩阵，使得在用户体验不受影响的前提下，SCMA具有大于1的较高成型增益，网络总体吞吐量增益达到150%～300%。

但是，SCMA若要正式成为5G选用的空口技术，亟需解决性能优异的稀疏码本设计和低复杂度的高效多用户检测算法两大问题。

从SCMA码本的稀疏性出发，提出了MPA（消息传递）算法。

基于删除冗余迭代的SCMA多用户检测算法郝树良;范彬;张新苹;卜国顺【摘要】稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)作为未来5G 移动通信中一种具有竞争力的空口技术,具有非常广阔的应用前景.针对现有的SCMA上行链路系统都是采用基于遍历的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)进行多用户检测,存在复杂度过高的问题.该文在原始MPA算法基础之上提出一种基于删除冗余迭代的消息传递算法(Deleting Redundant Iterations-MPA,DRI-MPA),该算法通过监督每个码字概率的收敛率决定是否进行后续迭代,删除了冗余迭代,从而在保证良好性能的前提下实现了复杂度的降低.仿真结果表明,该算法在误比特率性能(Bit Error Ratio,BER)与算法复杂度之间可以达到平衡.【期刊名称】《广东通信技术》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】6页(P53-58)【关键词】稀疏码分多址接入;消息传递算法;删除冗余迭代;多用户检测【作者】郝树良;范彬;张新苹;卜国顺【作者单位】重庆邮电大学宽带无线接入研究中心;重庆邮电大学宽带无线接入研究中心;重庆邮电大学宽带无线移动互联网络研究中心;重庆邮电大学宽带无线移动互联网络研究中心【正文语种】中文目前，全球第4代（4G）移动通信建设方兴未艾，面向未来的第5代（5G）移动通信研究已全面开启。

与4G相比，5G需要提供更高的频谱效率，以及支持更多的终端接入。

为应对这些需求，5G需要更先进的多址接入技术。

稀疏码分多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）技术作为非正交多址接入技术的候选方案之一，展现出了其优越的过载性能，被视为未来5G多址技术有希望的候选方案之一[1,2]。

SCMA[3]是由低密度扩频码分（Low Density Spreading， LDS）[4]接入技术衍生而来。