动态选择消息更新的SCMA多用户检测算法

谢 欢 胡艳军 蒋 芳

(安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室，安徽合肥 230039)

1 引言

第五代移动通信(5G)[1]被提出以满足更高的业务要求，非正交多址技术(Non-orthogonal Multiple Access，NOMA)[2]频谱效率较高，因此成为5G的一个备选方案。作为NOMA技术的一种，从低密度信号(Low Density Signature，LDS)[3]发展来的稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)[4]技术，可利用码字的稀疏性得到较高的接入量。因为接收的是各用户码的叠加信号，所以要进行多用户检测。由于码字是稀疏的，因此可用消息传递算法(Message Passing Algorithm，MPA)[5]进行检测。

但MPA的高计算复杂度限制了SCMA技术的实际应用。影响复杂度的因素有算法的迭代次数、码本大小、系统因子图中的分支数等。文献[6]通过简化星座图来减小码本大小。文献[7- 8]在每次迭代中将节点消息的更新顺序重新编排，越靠后更新的节点消息越有效，因此减少了迭代次数。文献[9-10]根据信道条件差异，将信道条件差的分支近似为高斯噪声，同时添加反馈机制来弥补性能的下降，通过减少分支来降低复杂度。文献[11]提出了一种基于动态因子图的MPA检测器，因子图中置信度较高的分支从当前迭代开始将不参与消息传递。文献[12]提出了一种部分边缘化的MPA(Partial Marginalization-Message Passing Algorithm，PM-MPA)，迭代结束前将部分用户数据先解出来，在后续迭代中再解出剩余用户数据，牺牲了一部分性能的同时带来了复杂度下降的收益。

以上文献中算法的节点更新方法基本一致，各节点将其概率分布状态传递给相邻节点，从而改变相邻节点的概率分布状态。所有节点消息更新后，进入下一轮节点消息更新。……