【摘 要】
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随着物联网与移动互联网技术的飞速发展,日益增长的随机接入需求与频谱资源稀缺的矛盾为第五代移动通信系统带来了严峻的挑战。稀疏码分多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）技术结合多维调制与稀疏扩频技术,显著提升用户数目、提高系统频谱效率。SCMA 系统采用消息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）在接收端进行多用户检测,其计算复杂度随
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随着物联网与移动互联网技术的飞速发展,日益增长的随机接入需求与频谱资源稀缺的矛盾为第五代移动通信系统带来了严峻的挑战。稀疏码分多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）技术结合多维调制与稀疏扩频技术,显著提升用户数目、提高系统频谱效率。SCMA 系统采用消息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）在接收端进行多用户检测,其计算复杂度随着用户数目的增加呈指数增长,为系统的硬件设计实现带来了很大的挑战。因此,本文研究的目的在于设计低复杂度高性能的多用户检测MPA算法。本文在研究SCMA技术和MPA算法原理的基础上,提出一种低复杂度多用户检测方案。本文首先研究SCMA系统的基本原理和关键技术,包括上行链路的发送端和接收端设计原理、因子矩阵设计原理以及多用户检测算法。在多用户检测算法方面主要研究了检测性能最佳的最大后验概率算法、目前被广泛采用的MPA算法以及几种典型的MPA优化算法的设计原理、算法流程及计算复杂度分析。在上述研究基础上,本文采用降低迭代次数和简化因子图的设计思路,提出一种基于动态置信度阈值及收敛稳定性判决的低复杂度MPA方案（Low Complexity Message Passing Algorithm based on Dynamic Threshold and Convergence Stability Judgement,DTS-MPA）。DTS-MPA算法结合信道状态信息设置动态的置信度阈值,改善了固定阈值无法适应信道条件变化的情况。同时将动态阈值判决与收敛稳定性判决相结合,避免了因简化因子图导致部分消息未收敛而带来的系统解码误差。在迭代过程中,DTS-MPA算法将满足判决条件的用户节点进行提前解码以降低算法的计算复杂度。最后通过理论分析和仿真验证,证明本文所提DTS-MPA算法可以实现系统误码率性能和检测复杂度的折衷。
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