基于主动禁忌搜索的稀疏码多址接入技术低复杂度检测算法

彭小洹，赖 恪，潘志鹏,雷 菁

(国防科技大学 电子科学学院，湖南 长沙 410073)

0 引言

第六代移动通信(6G)已经展开了研究,与5G相比，6G具有更高的频谱效率和更大的系统容量。传统的正交多址技术(Orthogonal Multiple Access,OMA)已经无法满足需求[1-3]，非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)通过在发送端允许多用户共享相同的时频空资源，在接收端进行多用户检测，能有效地提高系统吞吐量和接入用户数，被认为是未来6G系统的关键技术之一[4-5]。

一般而言，NOMA技术可以分为功率域NOMA(Power-Domain NOMA,PD-NOMA)以及码域NOMA(Code-Domain NOMA,CD-NOMA)两大类[6-7]，而本文所探讨的稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)正是CD-NOMA方案的典型代表。SCMA最早由Nikopour等人在低密度签名(Low Density Signature,LDS)基础上提出[8]。在 SCMA 中，对比特进行 QAM 调制和扩频的两个步骤由一个码书映射步骤所代替，这一过程中比特被直接映射成为复数域的多维符号。 SCMA 用户的码书是指该用户比特对应的多维稀疏符号向量的集合。作为区分，不同的用户拥有各自独特的码书，利用码书设计过程中多维星座的成型增益，SCMA 可以获得相比 LDS 更佳的性能[9]。

SCMA检测算法是 SCMA 技术的核心。 Hoshyar 等人最早提出使用 MPA 算法来对稀疏结构的 LDS 系统进行多用户检测，获得了近似 ML 的优异检测性能[10]，这一方法被直接移植到 SCMA 的检测中。 MPA 算法的基本思想是通过外消息在系统抽象出来的稀疏因子图的变量节点和校验节点之间迭代传递，收敛得到一个用于判定符号的概率值。虽然 SCMA 技术通过码字在频域的稀疏扩展可以极大地降低 MPA 算法的计算复杂度，但是其实现复杂度仍然非常高，尤其在复用的用户数df较大和调制阶数M较高时， MPA 的复杂度会呈指数增加。……