上行异步SCMA系统低复杂度检测算法

雷震宇，卢晓强

(重庆邮电大学 a.通信与信息工程学院； b.新一代宽带移动通信重点实验室，重庆 400065)

0 引 言

大规模机器类通信(massive Machine Type Communications，mMTC)需要新的多址方式来应对移动数据的大幅增长，在非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)中，稀疏码多址接入[1-2](Sparse Code Multiple Access，SCMA)因其出色的性能吸引了大量的关注。为了减少信令的开销，研究者们提出非授权(Grant Free，GF)的SCMA传输方案[3]，虽然GF SCMA减少了信令开销，但缺少时间同步的信令也导致了在GF情形下更容易面临异步接收的问题。文献[4]通过添加循环前缀(Cyclic Prefix，CP)来应对时间不同步对NOMA系统的影响；文献[5]研究了在异步NOMA系统中时间偏移产生的影响；文献[6]针对两个用户的上行异步NOMA(Asynchronous NOMA，ANOMA)系统进行了研究，并对其性能进行了分析；文献[7]对上行异步SCMA检测算法进行了研究，提出了置信传播消息传递算法(Belief Propagation Message Passing Algorithm，BP-MPA)，该算法相对于消息传递算法(Message Passing Algorithm，MPA)，需要对每个资源分别做一次置信传播(Belief Propagation，BP)算法，复杂度较高。

本文在BP-MPA基础上，提出一种改进的置信传播消息传递算法(Improved Belief Propagation Message Passing Algorithm ，IBP-MPA)，通过减少参与迭代的用户节点数目来降低复杂度。仿真结果表明，与BP-MPA相比，改进算法在保证检测性能的同时，能有效地降低计算复杂度。

1 系统模型

在上行异步SCMA系统中，设有K个资源，每个资源上有df个用户，共有J个用户，每个用户占据dv个资源，每个用户发送的符号数为N[8]。系统给每个用户分配一个具有M个码字的SCMA码本[9]。考虑到时延的影响，异步SCMA接收信号的结构会发生改变。由于K个资源彼此正交，以一个资源为例，在资源k上，多用户异步接收信号yk如图1所示。……