面向5G移動通訊的新型多址接入技術 SCMA

2021-08-21 03:44:05 字數 2234 閱讀 4463

圖15g場景與技術指標

scma(sparse code multiple access,稀疏分碼多重進接接入)技術是由華為公司所提出的第二個第五代移動通訊網路全新空口核心技術,引入稀疏編碼對照簿,通過實現多個使用者在碼域的多址接入來實現無線頻譜資源利用效率的提公升。scma碼本設計是其核心,碼本設計主要是兩大部分:1.低密度擴頻;2.高維qam調製。將這兩種技術結合,通過共軛、置換、相位旋轉等操作選出具有最佳效能的碼本集合,不同使用者採用不同的碼本進行資訊傳輸。碼本具有稀疏性是由於採用了低密度擴頻方式,從而實現更有效的使用者資源分配及更高的頻譜利用;碼本所採用的高維調製通過幅度和相位調製將星座點的歐式距離拉得更遠,保證多使用者占有資源的情況下利於接收端解調並且保證非正交復用使用者之間的抗干擾能力。下面通過展示。

圖2稀疏碼本設計示意圖

以上對scma進行了乙個總的概述,下面分別來理解哈什麼是高維調製?什麼是低密度擴頻?這樣做有什麼好處呢。

舉例而言,現實生活中,如果一排位置僅有4個座位,但有6個人要同時坐上去,怎麼辦?解決的辦法是這6個人擠著坐這4個座位。同理,在未來的第五代移動通訊系統之中,如果某一組子載波之中僅有4個子載波,但是卻有6個使用者由於同時對某種業務服務有需求而要接入到系統之中,怎麼辦?低密度擴頻技術就「應運而生」了:如圖3所示,把單個子載波的使用者資料擴頻到4個子載波上,然後,6個使用者共享這4個子載波。可見,之所以被稱之為「低密度擴頻」,是因為使用者資料僅僅只占用了其中的兩個子載波(圖3中有顏色的格仔部分),而另外兩個子載波則是空載的(圖3中的白色格仔)——於是,這就相當於6個乘客同時擠著坐4個座位——另外,這也是scma(sparse code multiple access,稀疏分碼多重進接接入)中「sparse(稀疏)」的來由。

圖34個子載波搭載6個使用者示意圖

傳統的調製技術之中,僅涉及幅度與相位這兩個維度。那麼,在多維/高維調製技術之中,除了「幅度」與「相位」,多出來的是什麼維度的呢?其實,多維/高維調製技術之中所調製的物件仍然還是相位和幅度,但是最終卻使得多個接入使用者的星座點之間的歐氏距離拉得更遠,多使用者解調與抗干擾性能由此就可以大大地增強。每個使用者的資料都使用系統所統一分配的稀疏編碼對照簿進行多維/高維調製,而系統又知道每個使用者的碼本,於是,就可以在相關的各個子載波彼此之間不相互正交的情況下,把不同使用者的資料最終解調出來。作為與現實生活之中相關場景的對比,上述這種理念可以理解為:雖然無法再用座位號來區分乘客,但是可以給這些乘客貼上不同顏色的標籤,然後結合座位號,還是能夠把乘客區分出來。

圖 4高維調製示意圖

大家可能很難理解為什麼明明就只有兩維調製的相位和幅度怎麼就拉開歐式距離呢?以圖4為例,圖4是乙個高維想象圖,我們可以看見在二維圖時,小狗影象密集在圓內,而在三維圖形中,方體內的球體的小狗被拉向對角處,在機器學習中,這被稱之為維度災難。我們可以在腦海中,構建出這樣一幅景象:本來很密集的星座圖(2維),通過提公升維度,它們之間的相互距離不斷拉大,類似於上圖中小狗與小狗之間的距離,這就很容易理解,上面的話了,所調製的物件不變,但是由於提公升維度,造成歐式距離增大,從而更容易分離出來,也便於後面的多使用者檢測了,perfect!

今天主要是給大家科普一下5g的多址技術,綜合使用scma的兩大關鍵技術(低密度擴頻技術與多維/高維調製技術),scma(sparse code multiple access,稀疏分碼多重進接接入)技術可使得多個使用者在同時使用相同無線頻譜資源的情況下,引入碼域的多址,大大提公升無線頻譜資源的利用效率,而且通過使用數量更多的子載波組(對應服務組),並調整稀疏度(多個子載波組中,單使用者承載資料的子載波數),來進一步地提公升無線頻譜資源的利用效率。

scma的簡介就介紹到這裡了,可能我有的介紹得還不是很清楚,大部分的東西,我也是才了解,在此,特地感謝師兄們對我的指導,對於我這種小白來說,也是促進學習了,好好加油吧。由於scma也在學習中,最近才看了乙個禮拜,可能理解還不透徹。下部分我主要是講基於scma的多使用者檢測,用到的是mpa演算法,偏學術一點,下次更新。

解讀huawei的5g全新空**術***.

萬嬌.面向5g移動通訊系統的mimo-scma技術**研究[d].成都:西南交通大學,2017.

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