论文部分内容阅读
在高速发展的移动互联网和不断增长的物联网业务需求下,数据流量将呈现爆发式增长,这对第五代移动通信提出了更高的要求,如高频谱效率、海量连接以及低时延等。传统的多址方案主要采用正交接入技术,频谱效率较低。多用户共享接入(Multi-User Shared Access,MUSA)是一种非正交多址接入技术,与LTE中接入技术相比,MUSA可支持数倍的用户接入系统,频谱效率更高,还能简化资源调度过程,降低信令开销。但是由于采用了基于复数域三元序列的扩频技术以及基于MMSE-SIC的多用户检测技术,导致接收机复杂度较高、处理时延较大,并且扩展序列会影响系统性能。针对上述问题,本文对MUSA系统进行了研究,主要工作如下:1.研究了复数域扩展序列。由于扩展序列平衡性、相关性会影响MUSA系统的性能,为了获取较好的性能,需要对序列进行优选及改进。首先,本文针对现有序列优选算法在互相关优选时只考虑互相关峰值的问题,提出了一种适用于MUSA系统的改进序列优选算法,该优选算法同时考虑了互相关峰值和互相关均方值的影响,因此优选出的序列具有更好的性能。仿真分析表明,系统使用本文提出的优选算法比使用现有的优选算法优选出的序列在BER和用户过载方面具有更好的性能。此外,扩展序列的随机选取会导致序列发生碰撞,为降低碰撞概率,本文利用星座图的增益指数特性,提出了一类改进的复扩展序列。本文提出的改进复序列比MUSA使用的三元复序列具有更高的星座图增益指数,经过优选后,可以优选出数量更多的优良序列,进一步改善系统性能。2.研究了多用户检测算法。针对MMSE-SIC检测算法复杂度较高以及处理时延较大的问题,本文提出了两种改进检测方案。第一种是基于迭代方法的改进MMSE-SIC检测算法,该算法主要解决MMSE-SIC检测算法涉及多次矩阵求逆运算导致复杂度较高的问题,通过多次迭代求MMSE权重矩阵,避免了对矩阵的直接求逆运算。仿真分析表明,该算法在不降低检测性能的同时算法复杂度相对于原MMSE-SIC算法降低了一个数量级,满足5G mMTC场景下大规模连接的应用。第二种是基于PIC结构的改进检测算法,主要解决MMSE-SIC检测算法的串行处理机制导致算法处理时延较大的问题,该算法采用并行消除的策略,能够有效降低算法的处理时延。仿真分析表明,该算法在150%的用户过载率内,能够保证检测性能的同时降低40%左右的处理时延,满足5G uRLLC场景下低时延的要求。