稀疏码多址接入系统的低复杂度检测算法研究

来源 :国防科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baikubk258
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
移动互联网和物联网产业的迅速发展对5G/B5G系统在用户体验速率、系统容量和连接数以及时延等指标性能方面提出了更为严苛的要求,对现有的以正交频分多址技术为代表的无线通信技术方案形成了严峻挑战。在此背景下,具有优良抗过载性能的稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术一经提出,就深受学者和业界关注。本文聚焦现有SCMA系统多用户检测器算法复杂度过高而导致难以实用的现实问题,从结构式和非结构式两个角度对SCMA低复杂度检测算法进行了深入研究,主要工作以及成果如下:(1)在结构式算法层次,提出一种基于动态格型图的低复杂度消息传递算法(Dynamic Trellis based Message Passign Algirithm,DT-MPA)。DT-MPA引入资源节点消息更新过程的格型图表示,通过差分阈值判决方法对格型图中的每列符号节点进行动态裁剪,使得消息更新中所需的搜索路径随着迭代的进行而动态地减少,进而在保证性能的同时大幅降低了算法复杂度。同时,本文提出基于乘法、加法操作次数的比值的复杂度系数衡量方法,并基于此对比了DT-MPA及其他检测算法的复杂度。最后,基于蒙特卡洛仿真对DT-MPA进行了详细的复杂度仿真分析和性能对比,并对相关参数的收敛性进行了深入分析。通过观察阈值参数对于DT-MPA算法性能的影响,本文还进一步提出了基于动态阈值的DT-MPA检测算法。相比DT-MPA,算法能以极小的性能损失为代价,进一步降低检测复杂度。仿真和分析结果表明,基于动态阈值的DT-MPA算法完成一次检测的乘法和加法操作次数分别只有Log-MPA的37%和14%,而其误比特率(Bit Error Rate,BER)性能仅有0.2d B左右的损失。(2)在非结构式算法层次,提出一类基于主动禁忌搜索(Reactive Tabu Search,RTS)思想的SCMA低复杂度检测算法,包括RTS和迭代式RTS(Iterative RTS,IRTS)。RTS检测算法是一种全局性邻域搜索算法,它通过引入禁忌表,并且设置规则动态地改变每个历史解的禁忌周期,保证了搜索解的多样性,使其能够跳出局部最优解,更容易获得全局最优。然而,RTS虽然可以获得远低于MPA算法的检测复杂度,但是其性能损失较大,并且在高信噪比区域出现明显的误码平层。为此,本文在RTS检测算法的基础上继续提出了IRTS,引入外迭代机制来进行多次RTS搜索。采用基于随机干扰的初始向量选取策略,IRTS算法既能够拓宽搜索区域、提升检测性能,也能够充分利用历史搜索信息。本文考察了两种算法的BER和复杂度性能,对算法参数进行了敏感性分析,并以此为依据给出了相应的参数取值建议。仿真结果表明,通过合适的参数选取,RTS能够以2d B左右的BER损失带来只有Log-MPA操作数10%左右的低操作复杂度。而IRTS则通过引入外迭代,解决了RTS中误码平层的问题,虽然其复杂度相比RTS有所增加,但性能显著提升,相比Log-MPA只有0.5d B左右的损失。同时,通过恰当的参数选取,RTS和IRTS可以方便地调节复杂度和BER性能,具有相当的应用场景适应性。理论和仿真复杂度分析还指出,RTS和IRTS算法操作复杂度与相关参数均成线性关系,在应对调制阶数M或者复用用户数df较大的SCMA系统时比基于MPA的检测算法更有优势。
其他文献
随着智能移动设备的普及和无线网络及物联网技术的进步,移动群智感知网络开始迅猛发展。移动群智感知(MCS)由众包、参与式感知等概念发展而来,主要利用用户便携式移动设备中内置的各种传感器来方便快捷地从人群中收集信息。由于移动群智感知感知范围广泛、部署成本较低等优点,该模式目前已被广泛应用于智能交通、环境监测、智能医疗、社交服务等智慧城市中的方方面面。移动群智感知系统中用户数量庞大,鱼龙混杂,可能存在恶
学位
本文主要研究了一类由对称α-稳定过程驱动的随机时滞微分方程的若干稳定性.首先,我们证明了当随机时滞微分方程的系数满足全局Lipschitz条件时解的存在唯一性.其次,建立了该方程的La Salle不变原理.利用La Salle不变原理给出了一类时滞方程在平衡点处渐进稳定的充分条件.再则,研究了一类随机时滞微分方程解的几乎必然指数稳定性并讨论了时滞对稳定性的影响.最后,用带时滞的几何稳定型随机方程实
学位
本研究在分析“教育信息化2.0”及“区块链+教育”理念对中小学教师继续教育共创共享生态系统构建及运行影响的基础上,挖掘联盟区块链应用于中小学教师继续教育生态系统的契合点,探索中小学教师继续教育资源共创共享生态系统可持续发展路径,设计该生态系统的“多中心互惠共生、协同竞争共创共享、多技术协同资源优化增值”等运行机制,从而促进中小学教师继续教育共创共享生态系统中教育资源的流转与共享,推动中小学教师教育
期刊
本文主要对一类纯跳过程驱动的非线性时滞方程的相关性质进行研究.首先,给出了简单纯跳稳定过程平均离开时间的具体表达式.其次,估计了-稳定过程驱动的随机非线性微分时滞方程在满足局部Lipschitz条件和增长型条件下解的阶矩,并研究了解的几乎必然渐进稳定性.再则,探讨了该类方程的解满足几乎必然指数稳定性时的充分条件.最后,举例分析了纯跳时滞Lotka-Volterra型方程与纯跳时滞Ginzburg-
学位
稀疏孔径ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)越距离单元徙动(Migration Through Range Cells:MTRC)校正是空间目标态势综合感知领域中的重点和难点问题,具有重要的理论研究和应用价值。ISAR雷达可以对空间中的运动目标进行成像。随着技术的发展,ISAR成像的分辨率逐年提高,对目标结构、尺寸等信息的获取也越来越精确,现已在各军用与民用
学位
铑催化剂是以铑为主要活性组分的贵金属催化剂,具有反应条件温和、高活性和高选择性等良好的催化性能,本文全面介绍了铑催化剂在催化加氢、氢甲酰化、取代反应、羰基化、异构化、硅氢加成、聚合、生物医药和催化剂中间体领域中的应用研究进展,并指出了铑催化剂今后的发展方向。
期刊
竹子是一种广泛分布于世界各地的木质草本植物,中国的竹资源以及竹产量为世界之最,占到世界竹资源的20%。丰富的竹资源为全世界带来不可或缺的经济价值、生态价值、社会价值和文化价值。竹子是一类特殊的具有周期性空腔结构的介质目标,对其展开研究有着重要的军事和民用的意义。在军事应用方面,亚太地区陆地战场竹林地貌广泛分布,急需获知竹子这一背景的极化散射特性,为竹林间重要目标探测提供支撑。在民用方面,在获知竹子
学位
相对于可见光和多光谱相机,高光谱成像光谱仪能够获取更加丰富的场景光谱信息,待测地物更加细微的光谱属性得到应用,广泛应用于遥感、军事、农业、医学、环境监测等诸多领域。然而,根据高光谱图像的逐像素多频带特性和频带间数据冗余,在分类器中原始数据的处理会带来巨大的计算开销,这不仅影响分类的准确性,而且给图像处理的实时性带来压力,尤其是在无人机等移动平台上的应用。因此,有效的特征提取与高性能计算是用于高光谱
学位
统计学作为一门应用性极强的综合性学科,伴随着数学知识和其他学科专业知识的融合,统计学应用范围几乎涵盖了现实生活中的各个领域。在当前全球能源稀缺的形势下,煤炭一种作为人类生存和社会发展不可或缺的不可再生能源,如何做到合理使用兼顾绿色发展是世界范围内普遍关注的问题。煤岩的显微组分作为评判煤炭性质的重要指标之一,常被用来指导实际生产实践的配煤和炼焦工作,此外,镜质组反射率是表征煤化程度和混煤鉴别的主要依
学位
带跳随机微分方程广泛应用于各个领域,如工业,金融,医疗等等。本文针对一类不稳定的带跳随机微分方程,研究了用线性时滞反馈控制器使其稳定的问题。在系数满足多项式增长条件和Khasminskii型条件下方程的解存在唯一。通过构造积分型的Lyapunov泛函确定了控制器的系数矩阵以及时滞量的大小,并结合算例,用matlab进行数值模拟,直观展现出理论的可行性。本篇文章将分为以下几个部分:首先论述了随机系统
学位