SCMA 系統(tǒng)中的關(guān)鍵傳輸技術(shù)研究.pdf

1、近年來，移動(dòng)智能終端的普及、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、新業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展促使移動(dòng)通信系統(tǒng)需要提供滿足用戶需求的服務(wù)?，F(xiàn)有的通信系統(tǒng)已不能滿足海量用戶低延遲、高速率的通信需求，因此稀疏碼分多址接入(Sparse Code Multiple Access, SCMA)被提出。它使海量用戶以過載的方式復(fù)用頻譜資源，同時(shí)SCMA用戶可以采用Grant-free機(jī)制降低通信延遲，因此SCMA成為一項(xiàng)第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)(The5th Generation,5G)中

2、具有巨大應(yīng)用前景的多用戶多址方式。
　　現(xiàn)有關(guān)于SCMA的研究主要集中在碼本設(shè)計(jì)、低復(fù)雜度接收機(jī)設(shè)計(jì)上，而關(guān)于它的傳輸技術(shù)研究相對較少。通信系統(tǒng)的傳輸技術(shù)如能效優(yōu)化設(shè)計(jì)、混合自動(dòng)重傳請求(Hybrid Automatic Repeat Request, HARQ)技術(shù)影響系統(tǒng)的吞吐量、能效、接收可靠性等，因此研究系統(tǒng)的傳輸技術(shù)具有重要意義。鑒于SCMA對未來通信網(wǎng)絡(luò)的重要研究意義及SCMA傳輸技術(shù)研究的不足，本文主要對SCMA系統(tǒng)

3、的能效優(yōu)化設(shè)計(jì)、HARQ技術(shù)進(jìn)行研究。
　　首先，本文對 SCMA系統(tǒng)的能效優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。提出了兩種能效優(yōu)化模型，第一個(gè)優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)所有用戶的能效和最優(yōu)，第二個(gè)優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)為使系統(tǒng)最差鏈路的用戶能效最優(yōu)，兩個(gè)能效優(yōu)化問題均保證了SCMA用戶的最小傳輸速率要求。根據(jù)所提的兩個(gè)能效優(yōu)化問題，設(shè)計(jì)了兩種算法，其基本思想為參量優(yōu)化迭代。首先引入?yún)⒘浚瑢⒎謹(jǐn)?shù)目標(biāo)函數(shù)形式轉(zhuǎn)為含有參量的凹函數(shù)，用庫恩塔克條件(Karus

4、h-Kuhn-Tucker, KKT)求解得到能效最優(yōu)的用戶功率分配方案后，更新參量，繼續(xù)求解優(yōu)化問題，直至優(yōu)化解滿足收斂條件。仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的兩種能效優(yōu)化算法分別解決了給定模型下的能效優(yōu)化問題，具有較好的收斂性。此外，對比兩種能效優(yōu)化算法，可知能效最優(yōu)不能保證傳輸速率最優(yōu)。
　　隨后，本文對SCMA系統(tǒng)的可靠性提升進(jìn)行了研究。根據(jù)傳統(tǒng)消息傳遞算法(Message Passing Algorithms, MPA)檢測器的譯碼特

5、點(diǎn)，提出了一種部分碼字信息已知的MPA譯碼器(Part Information based MPA, PI-MPA)，定性分析了它相比傳統(tǒng)MPA提高譯碼準(zhǔn)確性的原理?；赑I-MPA構(gòu)造了一種高可靠性的SCMA-HARQ系統(tǒng)，通過分析正確重傳碼字?jǐn)?shù)目對系統(tǒng)吞吐量和重傳延遲的影響，本文設(shè)計(jì)了一種基于用戶 QoS分組的部分正確碼字動(dòng)態(tài)重傳算法機(jī)制。將所有用戶分為兩組，只從QoS較低的那組選擇可利用冗余重傳用戶進(jìn)行重傳，且執(zhí)行冗余重傳的用戶數(shù)