稀疏码多址接入SCMA课件

1、SCMA,系统中的低复杂度检测算,法研究,1,目录,研究背景及研究意义,SCMA,系统简介,扩频方式设计,2,3,1,4,低复杂度接收机设计,2,5G,：提高频谱效率,1,研究背景及研究意义,?,爆炸性的移动数据流量增长,?,海量的设备连接,?,不断涌现的各类新业务和应用场景,3,FDMA,TDMA,CDMA,OFDMA,（,OMA,）,PDMA,BDMA,SCMA,NOMA,MC-CDMA,LDSMA,4,1,研究背景及研究意义,(,),?,?,y,HF,s,n,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,1,1,?,?,?,?,?,?,?,?,?

2、,?,?,?,?,F,2,4,3,3,2,4,3,3,2,4,3,3,2,4,3,3,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,j,j,j,j,j,j,j,j,e,e,e,e,e,e,e,e,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,F,MPA Matrix Coefficients: make sure the system solvable,1,2,0,0,0,0,0,0,N,h,h,h,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,0,0,H,0,0,0,0,O,5,2 SCMA,系统简

3、介,UE1,UE2,UE3,UE4,UE5,UE6,(1,0),(0,0),(1,1),(0,1),(b,1,b,2,),(1,0),(1,1),Overload: 150%,调制方式：,QPSK,6,2 SCMA,系统简介,7,1,2,=,=,C,C,C,s,一、传统星座复制,(,),?,?,y,HF,s,n,?,?,y,HFs,n,3,扩频方式设计,8,C,1,C,2,C,1,s,s,2,s,Regular QPSK constellation,Rotate with angle,1,?,Rotate with angle,2,?,C,1,1,j,e,?,?,C,C,2,2,j,e,?,?

4、,C,C,二、旋转星座扩频,1,1,2,2,(,),?,?,?,y,H,Fs,F,s,n,3,扩频方式设计,9,1,1,2,2,(,),?,?,?,y,H,Fs,F,s,n,2,4,3,3,2,4,3,3,2,4,3,3,2,4,3,3,1,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,j,j,j,j,j,j,j,j,e,e,e,e,e,e,e,e,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,F,1,C,2,C,3,扩频方式设计,10,1,2,1,2,1,1,2,2,1,2,1,2,(,),(,),(,),j

5、,j,j,j,e,e,e,e,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,y,H,F,s,F,s,n,H,F,s,F,s,n,H,F,F,s,n,HFs,n,%,3,扩频方式设计,重写系统模型,11,1,C,R,s,2,C,I,s,Real axis,Imag axis,1,Re,j,e,?,?,C,C,2,Im,j,e,?,?,C,C,三、旋转星座映射扩频,3,扩频方式设计,12,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,1,0,0,1,0,1,1,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,F,Modulated by,Modulated

6、by,1,C,2,C,1,4,1,1,2,3,5,2,1,4,2,3,2,4,6,3,5,4,3,6,r,r,i,i,r,r,i,i,r,r,i,i,n,n,y,s,s,s,y,s,s,s,n,y,s,s,s,n,y,s,s,s,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,扩频方式设计,13,(,),=,(,),I,I,R,R,I,I,R,R,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,y,HF,s,n,H,F,s,F,s,n,F,0,s,H,n,0,F,s,HFs,n,%,%,重写系统模型,3,扩

7、频方式设计,14,四、混合重排扩频,调制方式：,16QAM,3,扩频方式设计,15,4,低复杂度接收机设计,一、经典的,MPA,接收机,1,1,2,2,3,3,4,4,(,),(,),(,),(,),n,k,n,k,n,k,n,k,n,k,c,u,ext,n,k,c,u,ext,n,k,ext,n,k,c,u,ext,n,k,c,u,c,u,P,x,s,P,x,s,P,x,s,P,x,s,l,l,L,l,l,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,1,1,2,2,3,3,4,4,

8、(,|,),(,),(,|,),(,),(,|,),(,),(,|,),(,),n,k,n,k,n,k,n,k,n,k,n,n,c,u,ext,n,n,k,k,n,n,c,u,ext,n,n,k,k,c,u,n,n,ext,n,n,k,k,c,u,n,n,ext,n,n,k,k,c,u,l,P,y,x,x,s,P,x,x,l,P,y,x,x,s,P,x,x,L,P,y,x,x,s,P,x,x,l,P,y,x,x,s,P,x,x,l,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,(,1)

9、,(,1),log,n,k,ext,n,k,ext,n,k,c,u,P,x,P,x,L,?,?,?,?,?,?,(,|,1),(,),log,(,|,1),(,),n,k,n,n,ext,n,n,k,k,c,u,n,n,ext,n,n,k,k,P,y,x,x,P,x,x,L,P,y,x,x,P,x,x,?,?,?,?,?,?,调制方式：,BPSK,消息表示为对数形式,调制方式：,QPSK,或更高阶，,消息必须表示为矢量的形式,16,4,低复杂度接收机设计,17,4,低复杂度接收机设计,二、干扰消除,SIC,接收机,1,4,1,1,2,3,5,2,1,4,2,3,2,4,6,3,5,4,3,6,

10、r,r,i,i,r,r,i,i,r,r,i,i,n,n,y,s,s,s,y,s,s,s,n,y,s,s,s,n,y,s,s,s,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,Step 3-8,：,Find positions,solved directly by splitting y,Step 11,：,Deduce the other,parts of directly solved,symbols,18,4,低复杂度接收机设计,三、联合,SIC-MPA,接收机,?,MPA,接收机的初始值不是各符号值等概，而是利用,SIC,接收机已经求

11、解出,的符号并利用软解调而求得的概率,?,发送矩阵不必携带矩阵系数,?,联合,SIC-MPA,接收机的复杂度介于,SIC,和,MPA,之间，是一种自适应的接收机，,但其性能好于单一,MPA,接收机,19,4,低复杂度接收机设计,?,左图是,SIC,接收机的仿真结果,?,右图是,MPA,和联合,SIC-MPA,的仿真对比,?,分别使用了,4*6,和,6*9,矩阵，码率分别为,0.5,和,0.75,?,调制方式使用,QPSK,?,假设对信道具有完美估计,20,4,低复杂度接收机设计,结论：,?,SIC,接收机的复杂度最低,?,MPA,接收机的复杂度最高，性能适中,?,联合,SIC-MPA,的复杂度

12、是自适应的，性能最好,?,单一,SIC,接收机适用于对实时性要求高，允许一定误差的场景，比如传感器,网络，或者终端简单，无法承受巨大的计算量,?,联合,SIC-MPA,适用于既要求高质量解调，又要求解调速度的场景，如超高,清实时视频,降低复杂度有利于节省功耗,21,4,低复杂度接收机设计,四、基于树形搜索的类,ML,接收机,1,2,1,2,(,),j,j,H,H,H,q,q,e,e,?,?,?,?,?,?,?,?,?,F,H,F,F,QR,Q,y,Q,Fs,Q,n,y,Rs,n,%,%,1,1,1,2,1,1,2,2,2,2,0,0,0,0,1,N,K,N,K,N,N,K,K,N,K,i,i,

13、r,r,r,r,r,r,r,r,r,r,i,N,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,R,0,0,0,L,L,L,L,O,M,M,M,L,L,不是严格的上三角矩阵，,而是一个梯形矩阵,R,?,?,y,Fs,n,%,系统模型,22,4,低复杂度接收机设计,ML,=argmin,K,?,?,s,s,y,Fs,%,C,ML,=,argmin,K,q,?,?,s,s,y,Rs,C,1,2,2,2,1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,stage,K,N,q,q,N,N,K,K,N,N,N,stage,K,N,q,N,N,K,K,N,N,N,stage,K,q,K,K,y,r,s,r,s,y,r,s,r,s,y,r,s,r,s,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,y,Rs,6,4,4,4,4,7,4,4,4,48,L,6,4,4,4,4,4,4,7,4,4,4,4,4,4,8,L,6,4,4,4,7,4,4,4,8,L,23,4,低复杂度接收机设计,前,K-N,层，,保留所有分,支,后,N,层，保,留,m,分支,1,1,i,i,i,i,j,j,D,D,d,d,?,?,?,?,?,?,1,1,1,(,),q,i,i,i,i,i,i,K,K,i,i,d,y,r,s,r,s,r,?