基于CP-free OFDM的上行SCMA收发机设计和性能分析

周立，刘喜庆

（北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 100876）

1 引言

随着信息化革命的不断发展，无线通信网络的接入终端数与日俱增，利用有限频谱资源实现更多终端的接入是未来移动通信的一大发展趋势[1-2]。5G技术方兴未艾，但其最初提出的三大愿景之一的“海量连接”并未实现，基于正交资源的多址接入技术越来越无法满足海量增长的接入设备数目需求，如何利用有限的物理资源实现更多终端的接入将是B5G、6G的重点研究方向之一。因此，非正交多址（non-orthogonal multiple access，NOMA）技术应运而生。目前的NOMA系统主要可以分为两大类：功率域NOMA以及码域NOMA。其中，码域NOMA主要包括图样分割多址接入（pattern division multiple access，PDMA）、多用户共享接入（multi-user shared access，MUSA）以及稀疏码分多址接入。作为极具竞争力的候选NOMA技术之一，SCMA最早由Nikopour等人提出，在低密度扩频技术的研究基础上发展而来，是华为技术有限公司主推的一种非正交多址技术。SCMA将信息的调制、扩频过程抽象成从码本中选取一个高维稀疏码字，接收端充分利用码字稀疏性采用高性能低复杂度的消息传递算法（message passing algorithm，MPA）进行多用户检测，实现了接入用户数过载于正交资源数，提升了系统吞吐量[3-7]。在发射端，每个用户被分配一个特定的码本，发射机根据信息比特从码本中选取一个高维稀疏码字并经过物理资源映射后进行无线传输。接收端采用性能次优的消息传递算法来进行多用户检测[8-11]，多用户叠加信号经过一定次数的MPA算法迭代以后各个用户的发送码字概率将会收敛。……