外部信息自适应更新的scma系统译码方案

外部信息自适应更新的 SCMA 系统译码方案*
邓摇 晋**,梁摇 燕
( 重庆邮电大学 移动通信技术重庆市重点实验室,重庆 400065)
摘摇 要:现有上行稀疏码多址接入( Sparse Code Multiple Access,SCMA) 通信系统采用的译码算法 中,基于串行策略的消息传递算法( Message Passing Algorithm,MPA) 因其在每次迭代过程只选择单 个消息进行更新,存在着收敛速度较慢等问题。 针对以上问题,提出外部信息自适应更新的 MPA 算 法,每次迭代过程中自适应选取多个残差值较大、相互独立的节点,更新其外部信息以达到提高计算 效率的目的。 仿真结果表明,该算法可有效提升译码性能,在计算复杂度与译码性能之间取得了较 好的平衡。 关键词:5G;稀疏码多址接入;消息传递算法;自适应更新
第 59 卷 第 11 期 2019 年 11 月
电讯技术 Telecommunication Engi11 November,2019
doi:10. 3969 / j. issn. 1001-893x. 2019. 11. 017
引用格式:邓晋,梁燕. 外部信息自适应更新的 SCMA 系统译码方案[ J]. 电讯技术,2019,59 (11):1344 -1350. [ DENG Jin,LIANG Yan. Decoding scheme for SCMA systems based on adaptive updating of external information[J]. Telecommunication Engineering,2019,59(11):1344-1350. ]
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中图分类号:TN929. 5摇 摇 文献标志码:A摇 摇 文章编号:1001-893X(2019)11-1344-07
Decoding Scheme for SCMA Systems Based on Adaptive Updating of External Information
DENG Jin,LIANG Yan
( Chongqing Key Laboratory of Mobile Communication Technology,Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing 400065,China)
稀疏码多址接入( Sparse Code Multiple Access, SCMA) [3-6] 技术是 Nikopour 等人提出的一种基于码 域的非正交多址技术, 由低密度符号 ( Low Density Signature,LDS) 技术演进而来。 它抛弃了 LDS 技术 中将 QAM( Quadrature Amplitude Modulation) 符号简 单重复地进行低密度扩频的技术方案,提出基于码 本的低密度扩频方案。 SCMA 将稀疏扩频技术与高 维调制技术相结合,用户发送信息经编码后的比特 数据流被映射为事先设计的码本中的码字符号,在 相同的时频资源上叠加后经信道传输,从而在系统 中实现过载。 与 LDS 类似,SCMA 的码本具有稀疏 性,因此在接收端采用性能逼近最大后验概率算法 的 消 息 传 递 算 法 ( Message Passing Algorithm, MPA) [6] 来进行解调。 MPA 是一种迭代译码算法, 用于低密度奇偶校验码时也被称为置信传播算法。 原始 MPA 算法沿着因子图的边传递消息直到达到 最大迭代次数,然而由于叠加用户较多,传统 MPA 算法仍然具有很高的复杂度。
基金项目:国家科技重大专项(2016ZX03001010) ;重庆市教委科学技术研究项目( KJ1704098)
** 通信作者:15328909229@ 163. com
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第 59 卷
邓晋,梁燕:外部信息自适应更新的 SCMA 系统译码方案
第 11 期
其性能很大程度上决定了 5G 移动通信系统能否实 现上述需求。 多次实践表明,传统的多址接入技术 其性能远远不能达到 5G 技术的需求[2] 。 因此,为 5G 移动通信系统设计合适的多址接入技术成为 5G 移动通信系统发展途中必须攻克的难题。
1摇 引摇 言
随着通信技术的快速发展,人们对通信服务质 量的要求也越来越苛刻,现有的 4G 技术已经无法
满足人们的需求。 应大容量、多连接、零时延的需 求[1] ,5G 技术成为现今通信领域的热门课题。 而多 址接入技术作为无线通信系统物理层的核心技术,
* 收稿日期:2018-11-09;修回日期:2019-01-04
Abstract:In the uplink sparse code multiple access( SCMA) communication system,during the process of each iteration,only a single message is selected for updating,resulting in the slow convergence speed. To solve these problems,a message passing algorithm( MPA) based on adaptive updating of external informa鄄 tion is proposed,which adaptively selects independent nodes with larger residual and updates their external information in each iterative process to improve computational efficiency. Simulation results show that the proposed algorithm can effectively improve the decoding performance and achieves better tradeoff between computational complexity and decoding performance. Key words:5G;sparse code multiple access( SCMA) ;message passing algorithm( MPA) ;adaptive update