针对SCMA-OFDM信号非线性失真的恢复算法研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jff3551
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在移动互联网高速发展及物联网(Internet of Things,IoT)时代将至的今天,海量连接成为支撑物联网的基本需求之一,因此作为无线通信中关键环节之一的多址接入技术首当其冲成为无线通信的热点研究课题。有限的无线频谱资源限制了传统正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术在第五代移动通信(Fifth Generation,5G)中的应用,因此为了在有限的频谱资源中接入更多的用户,非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术应运而生。由于在支持连接数和频谱利用率等方面具备的优势,稀疏码多址(Sparse Code Multiple Access,SCMA)被认为是多种非正交多址技术中极具竞争力的一种。本文采用正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术将SCMA信号调制到多个子载波上形成SCMA-OFDM信号进行传输,在继承了OFDM调制技术对抗多径衰落的鲁棒性,高频谱效率和易实现等优点的同时,也相应的继承了其信号峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)较高的缺陷,而高的SCMA-OFDM信号PAPR会使发送端信号进入高功率放大器(High Power Amplifier,HPA)的饱和区,引起信号的非线性失真(表现为带内失真和带外辐射两部分),从而造成带内系统性能下降以及干扰带外系统。因此,为了降低信号经过系统时的非线性失真以最大程度的发挥OFDM技术的优势,如何在系统的发送端尽可能抑制SCMA-OFDM信号的PAPR,以及如何在接收端降低甚至消除因为非线性失真造成的影响,成为了研究重点。本文的研究主要是基于现有的三大类热门的PAPR抑制技术之一的信号失真技术,其中限幅技术是现有最简单的信号失真类技术。本文的主要工作如下:(1)在系统发送端,我们采用了最简单的信号失真技术──限幅技术对SCMA-OFDM信号的PAPR进行抑制。然而依据现有的理论,限幅过程可看成是在SCMA-OFDM信号中加入了额外的噪声,但是在传统的SCMA系统中,采用的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)作为检测技术,没能将这部分额外的噪声加入考虑,这样必将引起MPA算法的检测结果不准确从而导致系统的误比特性能(Bit Error Rate,BER)损失严重,甚至于出现随着信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)的提升,系统的BER性能反而下降的现象。因此,本文利用了限幅过程在理论上可以看成是对原始SCMA-OFDM信号加入额外噪声(称之为限幅噪声)这一特性,从理论上对该限幅噪声进行分析,获得该噪声的特性,并在MPA检测中对该限幅噪声加以考虑,从而使得MPA算法准确的检测出数据。与传统MPA检测算法(Conventional Message Passing Algorithm,C-MPA)相比,本文提出的限幅噪声辅助的消息传递算法(Clipping Noise Aided Message Passing Algorithm,CNA-MPA)加入了对限幅噪声的考虑,纠正了C-MPA解码不准确的问题,从而提升系统的BER性能。(2)考虑到限幅操作在通信时双方是可以事先知晓的这一特点,本文提出一种迭代的限幅噪声消除方案,通过在接收端对检测得到的数据采用与发送端相同的限幅操作将限幅噪声重构出来,并将其从原始的接收信号中消除掉,迭代地执行该过程数次从而使接收信号中限幅噪声最大程度的被消除,最终实现对系统BER性能的恢复。本文提出的迭代限幅噪声消除方案在经过两次的迭代操作之后,系统的性能提升基本收敛,相比较未采用重构方案的系统,性能提升较为明显。(3)考虑到迭代方案普遍存在的复杂度随迭代次数增加而变高的问题,本文基于迭代限幅噪声消除方案的基础上,结合SCMA-OFDM系统中MPA的迭代数据检测的特点,将噪声消除方案和MPA数据检测交叉进行,在一个用户数据检测完之后立刻将该用户的限幅噪声重构并消除掉,使得后续用户的数据检测更加准确,从而提升算法的收敛速度,达到降低算法复杂度的目的。
其他文献
目的探讨抗骨质疏松联合用药对腰椎间盘突出症伴骨质疏松老年女性患者的临床疗效。方法回顾性分析在华北理工大学附属医院骨质疏松门诊2012年12月至2019年6月期间诊治的骨质
随着时代的发展,中日两国的交流也日益频繁,其中文化交流作为至关重要的一环,在推进中日共同发展过程中也起到了不可忽视的作用。越来越多的日本青年作家的文学作品在中国得
传染病的动力学主要用于在理论上的传染病的传播和发展的研究,以此来寻找导致传染病流行传播的主要影响因素.近年来,在学术界,越来越多的学者和专家对传染病的数学模型的建立
目前频谱资源日趋紧张化,频谱使用率低,为了改善这类状况,研究者们提出了认知无线电技术。该技术是对频谱资源进行二次利用,通过共享频谱来增加认知用户对频谱的使用机会,进
目的本研究旨在探讨银屑病中,FGF-7通过诱导角质形成细胞中IL-1β的表达,促进银屑病发展的分子机制。方法(1)免疫组化IHC检测银屑病患者与正常人皮肤中FGF-7,p-FGFR2的差异;
MIMO技术虽然有着高频谱效率和高可靠性的优势,但也存在着信道间干扰(ICI)、多天线同步(IAS)难、接收机检测复杂度高和多射频(RF)链路带来高成本开销等问题。空间调制(SM)技
目的:血流感染(BSI)是导致异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)患者移植后死亡的主要原因之一,BSI的发生率、致病微生物特征及其对预后的影响因不同移植物来源、移植方案、移植
随着移动互联网技术的不断发展,基于位置的服务(Location-based Services,LBS)有了越来越广泛的应用,人们对位置信息及时、快速、准确获取的需求也越来越强烈。传统的GPS和蜂
随着5G通信技术的到来,人们对各种生活场景需求的提高对通信技术也有着更高的技术要求。对于不同的场景下信息传输时选取的信道编码方式也不同,在一些需要频繁调用的指令和一
随着移动通信技术的迅猛发展,第五代移动通信技术(5G)将广泛应用于日常生活中。在满足人们应用需求的同时,它将从频谱效率、能量效率以及成本效率进行一次革新,进一步开拓移