Uplink Contention Based SCMA for 5G Radio Access
第五代（5G）无线网络预计将支持非常多样化的应用和终端。与大量设备的大规模连接是5G网络的重要要求。当前的LTE系统不能有效地支持大规模连接，特别是在上行链路（UL）上。由于大规模连接而出现的问题之一是信令开销和延迟的成本。在本文中，一个上行链路的竞争为基础的稀疏码多址接入（SCMA）的设计提出了一种解决方案。首先，所提出的多址接入方案的系统设计方面进行了说明。可以调整SCMA参数以提供不同的过载水平，从而适合于满足不同的业务连接性要求。此外，针对基于竞争的UL SCMA，提供了小分组应用场景的系统级评估。在严格的延迟要求下，就连接性和丢弃率而言，将SCMA与OFDMA进行比较。仿真结果表明，基于竞争的SCMA可以提供约2.8倍的增益基于竞争的OFDMA的支持的活跃用户。基于上行链路竞争的SCMA方案可以是用于具有低信令开销、低延迟和大规模连接支持的数据传输的5G无线网络的有前景的技术。
2014-07-22 cs.IT math.IT
Analyzing Uplink Grant-free Sparse Code Multiple Access System in Massive IoT Networks
免授权稀疏码多址接入（GF-SCMA）被认为是未来无线网络中一种很有前途的多址接入方式。在本文中，我们专注于表征上行链路GF-SCMA方案在具有无处不在连接的网络（例如物联网（IoT）网络）中的性能。为了提供一个易于处理的方法来评估GF-SCMA的性能，我们首先开发了一个理论模型，考虑到SCMA系统中的多用户检测（MUD）的属性。然后，我们分析了在码本冲突的情况下GF-SCMA的出错率性能，以研究在大规模物联网网络中重用码本时GF-SCMA的可靠性。对于性能评估，成功概率和平均符号错误概率（ASEP）的精确近似。为了进一步阐述，我们利用分析结果讨论了GFSCMA中码字稀疏度的影响。在此之后，我们进行了比较研究SCMA和它的变种，密集码多址（DCMA），GF传输，这两个方案的有效性提供见解。这有利于GF-SCMA系统设计的实际实现。仿真结果表明，更密集的码本可以帮助支持更多的UE，并增加GF-SCMA网络中数据传输的可靠性。此外，由于SCMA可以实现过载增益，因此在低检测阈值下通过具有密集UE部署的GFSCMA可以实现更高的成功概率。
2021-03-18 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS-SCMA: A Downlink NOMA Scheme for Massive Connectivity in High Mobility Channels
本文研究了一种结合正交时频空（OTFS）调制和稀疏码多址（SCMA）的下行链路系统，以支持高移动性环境中的大规模连接。我们提出了一个跨域接收器所考虑的OTFS-SCMA系统，有效地进行OTFS符号估计和SCMA解码的联合方式。这是通过迭代地通过时域和延迟多普勒（DD）域之间的外部信息，通过相应的酉变换，以确保每个域的误差的主要正交性。我们表明，所提出的OTFS-SCMA检测算法存在于一个固定点的状态演化时，它收敛。为了进一步提高所提出的OTFS-SCMA系统的错误性能，我们研究下行链路用户之间的合作，以利用分集增益和开发一个分布式的协同检测（DCD）算法的援助信念共识。我们的数值结果表明，所提出的算法的有效性和收敛性，并显示出增加的频谱效率相比，传统的OTFS传输。
2023-01-03 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Cost Uplink Sparse Code Multiple Access for Spatial Modulation
空间调制（SM）-稀疏码多址接入（SCMA）系统以使用大量发射天线为代价来提供高频谱效率（SE）。为了克服这个缺点，这封信提出了一种新的SM-SCM A系统，在上行链路传输中操作，称为旋转广义SM-SCMA（RGSM-SCMA）。对于所提出的系统，以下是介绍：a）发射机的设计和它的公式，b）最大似然和最大后验概率解码器，和c）实用的低复杂度的消息传递算法及其复杂度分析。仿真结果和复杂度分析表明，与SM-SCMA系统相比，所提出的RGSM-SCMA系统在误比特率接近的情况下，可以显著节省发射天线数量，而译码复杂度的增加可以忽略不计。
2019-07-18 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning-Based Active User Detection for Grant-free SCMA Systems
Centre for Wireless Communications, University of Oulu（奥卢大学无线通信中心）
已经引入了免授权随机接入和上行链路非正交多址接入（NOMA）以减少大规模机器类型通信（mMTC）中的传输延迟和信令开销。针对mMTC上行链路框架下的免授权稀疏码多址接入（SCMA）系统，提出了两种新的基于组的深度神经网络主动用户检测（AUD）方案.所提出的AUD方案学习非线性映射，即，多维码本结构和信道特性。这是通过将设备活动的稀疏结构与训练数据集合并的接收信号来实现的。此外，离线预训练模型能够在没有任何信道状态信息和设备稀疏水平的先验知识的情况下检测活动设备。仿真结果表明，与几个有源器件，所提出的计划获得超过两倍的检测概率相比，传统的AUD计划的信噪比范围内的利益。
2021-06-21 cs.IT cs.LG math.IT
Deep Learning-Based Blind Multiple User Detection for Grant-free SCMA and MUSA Systems
本文提出一种基于预激活残差神经网络的盲多用户检测方案，用于免授权SCMA和MUSA系统，在无信道状态信息和设备稀疏度先验知识的情况下联合识别活跃设备数量及其消息，并在室内工厂毫米波信道下验证了其检测性能优于现有方法。
2023-05-31 cs.IT math.IT
Data-aided Active User Detection with a User Activity Extraction Network for Grant-free SCMA Systems
Korea University（高丽大学）
在免授权稀疏码多址接入（GF-SCMA）系统中，主动用户检测（AUD）是一个主要的性能瓶颈，因为它涉及复杂的组合问题，这使得在接收端为用户和AUD联合设计竞争资源成为一个关键而又具有挑战性的问题。为此，我们提出了基于自动编码器（AE）的联合优化的前导码生成网络（PGNS）在编码器侧和数据辅助AUD在解码器侧。所提出的AE的核心架构是一种新的用户活动提取网络（UAEN）的解码器，提取先验用户活动信息的SCMA码字数据的数据辅助AUD。所提出的AE的端到端训练实现了竞争资源的联合优化，即，前导码序列，每个前导码序列与码本之一相关联，以及从前导码和基于SCM的数据传输两者中提取用户活动信息。此外，我们提出了一个自我监督的预训练计划的UAEN之前的端到端的训练，以确保收敛的UAEN位于AE网络的深处。仿真结果表明，在目标活动检测错误率为$\bf{{10}^{-3}}$的情况下，与现有的基于DL的AUD方案相比，所提出的AUD方案获得了3 ~ 5dB的增益。
2022-08-08 cs.IT cs.LG cs.SY
Iterative detection and decoding for SCMA systems with LDPC codes
稀疏码多址（SCMA）是一种很有前途的复用方式，以实现高系统容量。在本文中，我们开发了一种新的迭代检测和解码方案的SCMA系统结合低密度奇偶校验（LDPC）解码。特别地，我们将基于消息传递算法（MPA）的SCMA多用户检测的输出分解为固有部分和先验部分。然后，我们设计了一个联合检测和解码方案，迭代地交换检测器和解码器之间的内在信息，产生一个满意的性能增益。此外，该方案具有几乎相同的复杂度相比，传统的LDPC编码的SCMA系统的接收机。数值结果表明，该方案在AWGN信道和瑞利衰落信道上比传统的SCMA接收机有很大的增益。
2015-08-04 cs.IT math.IT
SCMA Codebook Design
多载波CDMA是一种多址接入方案，其中通过使用通常复杂的扩频序列将调制的QAM符号扩频到OFDMA音调上。实际上，QAM符号在多个音调上重复。低密度签名（LDS）是一个版本的CDMA与低密度扩频序列，使我们能够利用一个接近最佳的消息传递算法（MPA）的接收机与实际可行的复杂性。稀疏码多址（SCMA）是一种基于多维码本的非正交扩频技术。在SCMA中，比特到QAM符号的映射和扩展的过程被组合在一起，并且输入比特被直接映射到SCMA码本集合的多维码字。每个层具有其专用码本。与LDS中QAM符号的简单重复相比，多维星座的成形增益是性能改进的主要来源之一。同时，与LDS一样，由于SCMA码字的稀疏性，SCMA享有低复杂度接收技术。本文提出了一种系统的方法来设计SCMA码本主要基于格型星座的设计原则。仿真结果表明，SCMA的性能增益相比，LDS和OFDMA。
2014-08-15 cs.IT math.IT
Simplified Multiuser Detection for SCMA with Sum-Product Algorithm
稀疏码多址接入（SCMA）是一种新型的非正交多址接入技术，它充分利用了多维码字的成形增益。然而，由于固有的高计算复杂度，缺乏简化的多用户检测算法阻碍了进一步的实现。本文阐述了基于和积算法的SCMA检测器的一般算法。在此基础上，提出了两种改进算法，简化了检测结构，并在对数域定量地减少了指数运算。此外，为了对这些检测算法进行公平的分析，本文推导了SCMA（SCMA-AMI）的平均互信息（AMI）的理论表达式，并采用统计方法计算了基于SCMA-AMI的具体检测算法。仿真结果表明，与传统的Max-Log近似方法相比，该方法在误码率和AMI方面与基于消息传递的算法性能相当，而复杂度显著降低。
2015-08-04 cs.IT math.IT
Polar Codes for SCMA Systems
在本文中，我们设计和比较多级极化编码（MLPC）和比特交织极化编码调制（BIPCM）的上行链路稀疏码多址（SCMA）系统，工作在快速和块衰落信道。连续消除（SC）和连续消除列表（SCL）解码算法被认为是。仿真结果表明，无论使用哪种解码器，BIPCM的性能都优于MLPC。此外，当SCL技术用于解码时，BIPCM和MLPC都表现出优于LTE涡轮编码和WiMAX LDPC SCMA系统的性能优势。
2017-07-03 cs.IT math.IT
Comparison Study between NOMA and SCMA
本文研究了下一代蜂窝系统的候选多址接入技术，即非正交多址接入（NOMA）（本文将功率域多址接入称为NOMA）和稀疏码多址接入（SCMA）的性能和系统复杂度。为此，对于每种MA技术，制定考虑异构蜂窝网络（HetNet）的资源分配问题。我们应用逐次凸逼近（SCA）方法对每个问题，并获得其解决方案。仿真结果表明，基于SCMA的系统比基于NOMA的系统具有更好的性能，但代价是复杂度更高。
2017-02-05 cs.IT math.IT
On the Design of Variable Modulation and Adaptive Modulation for Uplink Sparse Code Multiple Access
针对SCMA码本尺寸相同导致灵活性差的问题，提出支持不同调制阶数的VM-SCMA及自适应选择码本的AVM-SCMA方案，联合优化多项参数，显著提升了系统灵活性、误码率与吞吐量。
2024-11-13 cs.IT math.IT
On Performance Comparison of Multi-Antenna HD-NOMA, SCMA and PD-NOMA Schemes
在本文中，我们研究了一种新的多天线混合域非正交多址（MA-HD-NOMA）方案的上行链路信道吞吐量性能。该方案结合了传统的稀疏码多址接入（SCMA）和功率域NOMA（PD-NOMA）方案，以便与传统的NOMA方案相比增加所服务的用户数量，并且在基站处使用多个天线。为此，联合资源分配问题的MA-HD-NOMA计划制定，最大化整个系统的总和速率。为了进行综合比较，还建立了具有相同过载因子的多天线SCMA（MA-SCMA）和多天线PD-NOMA（MA-PD-NOMA）方案的联合资源分配问题。每个制定的问题是一个混合整数非凸规划，因此，我们采用逐次凸逼近（SCA）和重新加权的$\ell_1$最小化为基础的方法，以获得快速收敛的解决方案。数值结果表明，与MA-SCMA和MA-PD-NOMA方案相比，MA-HD-NOMA方案具有更好的性能.
2020-11-28 cs.IT math.IT
A Novel Multi-Task Learning Empowered Codebook Design for Downlink SCMA Networks
稀疏码多址接入（SCMA）是一种很有前途的码域非正交多址接入（NOMA）方案，用于实现大规模机器类型的通信。在SCMA中，良好的稀疏码本设计和高效的多用户译码在过去几年中引起了极大的研究关注。本文的目的是利用深度学习，在自动编码器的辅助下，联合设计下行SCMA编码器和解码器。本文提出了一种基于端到端学习的SCMA（E2 E-SCMA）设计框架，并在此框架下得到了改进的稀疏码本和低复杂度的译码器。与传统的SCMA方案相比，我们的数值结果表明，所提出的E2 E-SCMA导致显着的改善，在出错率和计算复杂性。
2022-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Multidimensional Constellations for Uplink SCMA Systems --- A Comparative Study
稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）是一类非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA），被提出用于支持上行链路机器类型通信服务。在SCMA系统中，多维星座的设计对系统的性能起着重要的作用。由于多维星座的行为高度依赖于信道的类型，因此采用适合于特定应用的星座至关重要。在本文中，我们首先强调和审查的关键性能指标（KPI）的多维星座，应考虑在其设计过程中的各种渠道的情况。然后，我们提供了一个调查已知的多维星座的SCMA系统的背景下，他们的设计标准。通过大量的仿真，在不同的信道条件下，对未编码的、高速率的和低速率的LTE Turbo编码的SCMA系统的这些星座的性能进行了评估。所有涡轮编码的比较进行比特交织编码调制，级联检测和解码方案。仿真结果表明，满足某一信道场景的KPI的多维星座优于其他星座。此外，未编码系统的比特出错率性能和编码系统的性能与它们的比特标记相关联。系统的性能还显著地取决于多用户检测器在不同信噪比区域的行为。
2018-10-27 cs.IT math.IT
An Enhanced SCMA Detector Enabled by Deep Neural Network
通过对消息传递算法（MPA）的学习过程进行展开，提出了一种基于深度神经网络的稀疏码多址（SCMA）信号检测方法。如果将权值作为神经网络的参数，则MPA可以转化为稀疏连接的神经网络。神经网络可以离线训练，然后部署用于在线检测。通过进一步细化因子图边对应的网络权值，该方法实现了更好的性能。此外，基于深度神经网络的检测在计算上是高效的，因为在新兴的人工智能（AI）芯片中启用了网络中的高度可重构计算。
2018-08-24 cs.IT math.IT
OTFS-NOMA based on SCMA
正交时频空间（OTFS）是一种$\text{2-D}$调制技术，其具有克服正交频分复用（OFDM）在高多普勒环境中所面临的挑战的潜力。OTFS在具有正交多址（OMA）技术的多用户场景中的性能已经令人印象深刻。由于5G及以后的大规模连接需求，设计和研究具有现有非正交多址（NOMA）技术的OTFS系统是非常必要的。在本文中，我们提出了一个多用户OTFS系统的基础上码域NOMA技术称为稀疏码多址（SCMA）。该系统被称为OTFS-SCMA模型。用于OTFS-SCMA的框架被设计用于下行链路和上行链路两者。首先，稀疏SCMA码字被策略性地放置在延迟-多普勒平面上，使得OTFS-SCMA系统的总体过载因子等于底层基本SCMA系统的总体过载因子。下行链路中的接收机在两个连续的阶段中执行检测：首先，使用线性最小均方误差（LMMSE）方法的常规OTFS检测，然后是常规SCMA检测。对于上行链路，我们提出了一种基于消息传递算法（MPA）的单相位检测器来检测多个用户的符号。通过在下行链路和上行链路上的大量仿真，所提出的OTFS-SCMA系统的性能进行了验证。我们考虑不同参数的延迟多普勒平面和过载因子高达200 $\%$的各种SCMA系统。OTFS-SCMA的性能与现有的OTFS-OMA技术进行了比较。全面的调查表明OTFS-SCMA在未来的无线通信标准的有用性。
2020-05-08 cs.IT eess.SP math.IT
Enhancing Signal Space Diversity for SCMA Over Rayleigh Fading Channels
针对SCMA分集阶数有限制约误码性能的问题，提出引入正交分量延迟的SSD-SCMA系统，通过最大化AMI下界和改进MMPD设计新型码本，显著提升了瑞利衰落信道下系统的误码性能。
2023-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
A Multistage Method for SCMA Codebook Design Based on MDS Codes
稀疏码多址接入（SCMA）最近已被提出用于下一代无线通信标准。SCMA系统设计涉及指定若干参数。为了简化程序，大多数工程考虑多级设计方法。这些方法通常强调两个主要阶段：稀疏签名设计（相当于资源分配）和码本设计。在本文中，我们提出了一种新的SCMA码本设计方法。所提出的方法认为SCMA码本结构的基础向量空间从经典的块码。特别是，当使用最大距离可分离（MDS）码，我们提出的设计提供了最大的信号空间分集与一个相对较小的字母。小字母的使用还有助于保持码本中的期望属性，诸如低峰均功率比和低复杂度检测。
2019-05-07 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Receiver for Uplink SCMA System via Expectation Propagation
稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）技术被认为是未来第五代（Fifth Generation，5G）通信中一种很有前途的非正交多址接入技术。由于稀疏的性质，消息传递算法（MPA）已被用作接收机，以实现接近最大似然（ML）检测性能，具有低得多的复杂度。然而，MPA的复杂度顺序仍然与码本的大小和给定资源元素上的信号叠加程度成指数关系。本文提出了一种新的基于期望传播算法（EPA）的低复杂度迭代接收机，它将复杂度从指数阶降低到线性阶。仿真结果表明，提出的EPA接收机实现了几乎相同的块出错率（BLER）的性能，传统的消息传递算法（MPA）接收机的订单更少的复杂度。
2017-12-05 cs.IT math.IT
A Low Complexity Detection Algorithm for SCMA
稀疏码多址接入（SCMA）是一种新的支持大规模连接的多址接入技术。与当前的长期演进（LTE）系统相比，它能够在有限的正交资源上实现活动用户的过载，从而满足第五代（5G）无线网络的要求。然而，现有检测算法的计算复杂度随着$d_f$（资源节点的度）呈指数增长。尽管码本被设计为具有低密度，但是检测仍然花费相当长的时间。参数$d_f$必须设计得非常小，这在很大程度上限制了码本的选择。本文提出了一种新的检测算法，通过离散化层节点（变量节点）的概率分布函数（PDF）。给定$M$作为一个码本的大小，每个资源节点（功能节点）的检测复杂度从$O(d_f M^{d_f})$降低到$O(d_f^3 \ln (d_f))$。在离散化过程中，随着采样间隔的减小，其检测精度可以迅速接近已有的检测算法。
2016-11-27 cs.IT math.IT
Jamming Suppression Via Resource Hopping in High-Mobility OTFS-SCMA Systems
本文针对高机动性OTFS-SCMA系统提出资源跳变机制，利用Turbo均衡在干扰下提升BER性能，优于静态资源分配。
2023-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
SBMA: A Multiple Access Scheme Combining SCMA and BIA for MU-MISO
Dongguan University of Technology（东莞理工学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Intelligent Disaster Prevention and Emergency Technologies for Urban Lifeline Engineering（城市生命线工程智能防灾减灾应急技术广东省重点实验室）；Dongguan Key Lab of Artificial Information Network（东莞市人工智能信息网络重点实验室）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；China Mobile Group Guangdong Co, Ltd. Dongguan Branch（中国移动集团广东有限公司东莞分公司）
SBMA结合SCMA和BIA，通过低复杂度解码器和联合MPA解码器，实现高吞吐量、强隐私和适应动态信道的多址接入方案。
2025-06-13 cs.IT eess.SP math.IT
A Tutorial to Sparse Code Multiple Access
稀疏码多址接入（SCMA）是一种码域非正交多址接入（NOMA）方案，用于未来机器类型通信网络中的大规模连接和超低延迟。作为码分多址（CDMA）的一种演进形式，SCMA中的多个用户通过分配具有一定稀疏性的不同码本来分离。在SCMA接收端，采用消息传递算法（MPA）进行有效的多用户检测，该算法利用码本的稀疏性，达到接近最大似然接收机的出错率性能。尽管近年来对SCMA进行了大量研究，但据我们所知，缺乏对SCMA的全面深入的教程。为了填补这一空白，并刺激更多即将到来的研究，我们介绍了SCMA编码，码本设计，和MPA为基础的解码在一个独立的方式为外行研究人员和工程师的原则。
2021-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Iterative Receivers for Downlink MIMO-SCMA: Message Passing and Distributed Cooperative Detection
移动通信的快速发展对频谱利用率提出了更高的要求。非正交多址接入（NOMA）技术是一种很有前途的无线网络接入技术。在几种NOMA方案中，稀疏码多址（SCMA）已被证明能够实现更好的性能。本文研究了频率选择性衰落信道下的下行MIMO-SCMA系统。对于最优检测，复杂度随着用户数、天线数和信道长度的乘积呈指数增长。为了解决这一挑战，我们提出了近最佳的低复杂度迭代接收机的基础上因子图。通过引入辅助变量，构造了一个拉伸因子图，并提出了一种混合置信传播（BP）和期望传播（EP）的接收器，命名为“拉伸BP-EP”。考虑到BP算法在循环因子图上的收敛性问题，对Bethe自由能进行凸化处理，提出了一种保证收敛的BP-EP接收机，称为“Conv-BP-EP”。我们进一步考虑合作网络，并提出了两个分布式的合作检测方案，即信念共识为基础的算法和Bregman交替方向乘法器（ADMM）为基础的方法，利用分集增益。仿真结果验证了所提出的Conv-BP-EP接收机与其他方法相比的优越性能。提出的两种分布式协作检测方案可以通过利用分集增益来改善系统的误出错率性能。此外，Bregman ADMM方法优于信念共识为基础的算法在嘈杂的用户间的链接。
2017-10-24 cs.IT math.IT
A Novel Deep Neural Network Based Approach for Sparse Code Multiple Access
Shenzhen Institutes of Advanced Technology（深圳先进技术研究院）；Chinese Academy of Science（中国科学院）
稀疏码多址接入（SCMA）已经是旨在支持5G无线通信网络的高频谱效率和普遍存在的接入要求的非正交多址接入（NOMA）方案之一。传统的SCMA方法在设计低复杂度、高精度的译码算法和构造最优码本方面面临着巨大的挑战。幸运的是，最近备受关注的深度学习技术在解决许多通信工程问题方面具有巨大的潜力。受此启发，我们探索了在深度学习方法的帮助下提高SCMA性能的方法。我们提出并训练一个称为DL-SCMA的深度神经网络（DNN），以学习解码被加性高斯白噪声（AWGN）破坏的SCMA调制信号。将编码和解码结合起来，建立了一个称为AE-SCMA的自动编码器，并对其进行训练，以生成最佳SCMA码字并重建原始比特。此外，通过操纵映射向量，自动编码器能够推广SCMA，从而提出了密集码多址接入（DCMA）方案。仿真结果表明，DNN SCMA解码器在误比特率（误比特率）、误符号率（SER）和计算复杂度方面明显优于传统的消息传递算法（MPA），AE-SCMA也通过构造更好的SCMA码本表现出更好的性能。深度学习辅助DCMA的性能优于SCMA。
2019-06-19 cs.IT cs.LG eess.SP
An Efficient Code-Domain NOMA Transceiver for mm-Wave Hybrid Massive MIMO Architectures
大规模MIMO和非正交多址接入（NOMA）是未来无线系统的关键方法，因为它们提供了许多优于传统系统的优点。功率域NOMA方法在大规模MIMO系统中得到了研究，而码域NOMA和大规模MIMO的集成则很少，这也是本文研究的主题。我们提出了一个通用的框架，采用基于用户分组的混合波束成形架构的毫米波大规模MIMO系统中NOMA被认为是一个组内的过程。结果表明，经典的接收机的稀疏码多址（SCMA）和多用户共享接入（MUSA）可以直接适应。此外，提出了一种新的接收机架构，这是一个改进的经典之一，上行链路MUSA。该接收机使得MUSA优于SCMA，用于具有较低复杂度的上行链路传输。我们提供了一个下界可达信息速率（AIR）作为性能指标。我们表明，码域NOMA方案优于传统的方法，具有非常有限的射频（RF）链，其中用户在空间上彼此接近。此外，我们提供了一个分析的比特出错率和空气在不同的码长和过载情况下的上行链路传输的灵活结构的MUSA被利用。
2020-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Memory AMP Detector for High-Mobility MIMO-OTFS SCMA Systems
有效的信号检测器对于大规模通信系统来说是非常重要的，但要获得令人满意的性能却具有挑战性。针对多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种基于正交时频空间（OTFS）调制的非正交稀疏码多址接入（SCMA）结构。本文提出了一种新的低复杂度但有效的自定义记忆近似消息传递（AMP）算法，用于信道均衡和多用户检测。具体而言，所提出的记忆AMP检测器享有稀疏的信道矩阵，并只适用于矩阵向量乘法在每次迭代的低复杂度。为了减轻迭代过程中正强化问题导致的性能下降，所有的前一个消息被用来保证内存AMP检测器的正交性原则。最后提供的仿真结果来说明我们的内存AMP检测器优于现有的解决方案。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
OTFS Signaling for SCMA With Coordinated Multi-Point Vehicle Communications
该文研究了一种上行链路协作多点（CoMP）覆盖场景，在该场景中，多个移动用户被分组进行稀疏码多址接入（SCMA），并同时由前、后两个远端射频头（RRH）提供服务。我们为每个用户应用正交时频空间（OTFS）调制，以利用从延迟域和多普勒域产生的自由度。由于用户前后的RRH接收到的信号分别经历正和负的多普勒频移，我们提出的基于OTFS的SCMA（OBSCMA）与CoMP系统可以有效地收获额外的多普勒和空间分集，以获得更好的性能。基于最大似然（ML）检测器，分析了基于CoMP的OBSCMA系统的单用户平均误比特率（ABER）界，并以此作为ABER性能的基准。我们还开发了一个定制的高斯近似与期望传播（GAEP）算法的多用户检测，并提出了有效的算法结构，集中式和分散式检测器。我们提出的OBSCMA与CoMP系统导致更强的性能比现有的解决方案。在信道状态信息不确定的情况下，提出的集中式和分散式检测器表现出有效的接收和鲁棒性。
2023-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Iterative Receiver Design for Sparse Code Multiple Access
稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access，SCMA）是未来5G通信中最有前途的非正交多址接入技术之一。与其他非正交多址接入技术如低密度签名（LDS）相比，SCMA由于其码字的成形增益而具有更好的性能。然而，尽管码字的稀疏性，由SCMA利用的当前消息传递算法（MPA）的解码复杂度仍然过高。本文通过对SCMA码字的格型结构的研究，提出了一种基于列表球译码（LSD）的低复杂度译码算法。LSD避免了对所有可能假设的穷举搜索，并且仅考虑超球体内的信号。由于LSD可以看作是一种深度优先的树搜索算法，我们进一步提出了几种方法来修剪冗余的访问节点，以减少搜索树的大小。仿真结果表明，该算法在性能损失较小的情况下，大大降低了译码复杂度。
2020-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Optimization for Uplink Sparse Code Multiple Access
可重构智能表面（RIS）辅助稀疏码多址接入（RIS-SCMA）是未来无线网络的一种有吸引力的方案。在这封信中，第一次，上行链路RIS-SCMA系统的RIS相移优化交替优化（AO）技术的基础上，以提高接收的信噪比（SNR）的RIS相移的离散集。上行链路RIS-SCMA的系统模型被公式化以利用AO算法。为了进一步降低计算复杂性，提出了一种低复杂度自适应算法（LC-AO）。对这两种算法进行了复杂度分析。蒙特卡洛仿真和复杂度分析表明，与非优化的RIS-SCMA方案相比，所提算法显著提高了接收信噪比。LC-AO提供与AO算法相同的接收SNR，同时显著降低了复杂度。此外，部署的上行RIS-SCMA的RIS进行了研究。
2021-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
A New Multiple Access Technique for 5G: Power Domain Sparse Code Multiple Access (PSMA)
本文提出了一种新的第五代蜂窝网络多址接入方案--功率域稀疏码多址接入（PSMA）。在PSMA中，我们采用功率域和码域来同时在一个子载波上传输多个用户的信号。在这样的模型中，相同的SCMA码本可以由多个用户使用，其中对于这些用户，功率域非正交多址（PD-NOMA）技术用于非正交地发送信号。尽管不同的SCMA码本是正交的并且彼此之间不产生干扰，但是多个用户使用的相同码本对这些用户产生干扰。我们研究的信号模型，以及接收机和发射机的PSMA方法。为了评估PSMA的性能，我们考虑异构蜂窝网络（HetNet）。在这种情况下，我们的设计目标是最大限度地提高系统的总速率的网络受到一些系统级和QoS约束，如发射功率约束。我们制定拟议的资源分配问题作为一个优化问题，并解决它的逐次凸逼近（SCA）技术。此外，我们从性能和计算复杂性的角度比较PSMA与稀疏码多址接入（SCMA）和PD-NOMA。最后，所提出的方法的有效性进行了研究，使用数值结果。我们表明，通过合理增加复杂度，PSMA可以提高频谱效率约50%相比，SCMA和PD-NOMA。
2017-06-20 cs.IT math.IT
Fairness and Sum-Rate Maximization via Joint Channel and Power Allocation in Uplink SCMA Networks
针对上行SCMA网络非凸NP难的联合子载波与功率分配问题，提出基于BSUM框架的Max-SR与Max-Min两种多项式时间近似算法，分别在和速率与公平性上优于现有算法，且验证了鲁棒性与收敛性。
2019-09-30 cs.IT math.IT
Power-Imbalanced Low-Density Signatures (LDS) From Eisenstein Numbers
作为稀疏码多址（SCMA）的一种特殊情况，基于低密度签名的码分多址（LDS-CDMA）系统的出错率性能普遍低于SCMA系统。借助Eisenstein数，我们提出了一类新的LDS，它可以实现出错率性能的SCMA在瑞利衰落信道和高斯信道的性能更好的性能。这是通过设计功率不平衡的LDS来实现的，使得在每个码片窗口和整个序列窗口中都可以看到用户功率的变化。由于LDS-CDMA在其向后兼容性方面更灵活，我们提出的LDS是一个有前途的候选序列，用于服务于各种通信设备的动态机器类型网络。
2019-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of Deep Learning-based Data-aided Active User Detection for GF-SCMA System
基于深度学习（DL）的发射机前导码集和接收机中数据辅助的主动用户检测（AUD）的联合设计最近的工作已经证明了免授权稀疏码多址（GF-SCMA）系统的显著性能改善。用于联合设计的自动编码器只能在给定的环境中训练，但在操作环境不断变化的实际情况下，很难针对每个可能的环境优化前导码集。因此，传统的但一般的方法可以实现数据辅助AUD，同时依赖于独立设计的前导码集而不是联合设计。在本文中，活动检测出错率（ADER）性能的数据辅助AUD服从两个前导码设计，即，直接比较了独立设计的前导码和联合设计的前导码。幸运的是，发现由独立前导码设计引起的数据辅助AUD中的性能损失被限制为仅1dB。此外，通过与相同码本（CB）相关联的码元之间的平均互相关（平均CB内互相关）和与不同CB相关联的码元之间的平均互相关（平均CB间互相关）来解释联合设计的前导码集的这种性能特性。
2022-09-05 cs.IT cs.SY eess.SY
Sparse or Dense: A Comparative Study of Code-Domain NOMA Systems
本文主要研究码域非正交多址接入（CD-NOMA），这是一个新兴的范例，以支持未来的机器型无线网络的大规模连接。我们采用比较的方法来研究两种类型的过载CD-NOMA，即，稀疏码多址接入（SCMA）和密集码多址接入（DCMA），它们在码本是否具有稀疏性方面彼此不同。通过分析它们在瑞利衰落信道中的分集阶数，发现DCMA可以设计为享有与系统中最大资源节点数相等的全分集阶数。这与SCMA形成对比，SCMA的出错率受到等于码本稀疏度的有限DO的影响（即，每个用户占用的资源节点的有效数量）。本文对码本设计准则进行了理论分析，并提出采用广义球译码器进行DCMA检测。我们在“4x 6”下数值地评估两种类型的多址方案（即，六个用户在四个子载波上通信）和“5 × 10”NOMA设置，并揭示了DCMA在瑞利衰落信道中产生显著改进的出错率性能，同时具有与SCMA相当的解码复杂度。
2020-09-09 cs.IT math.IT
Efficient Sparse Code Multiple Access Decoder Based on Deterministic Message Passing Algorithm
稀疏码多址（SCMA）作为一种有效的非正交多址（NOMA）技术，在未来的无线通信中具有广阔的应用前景。与正交技术相比，SCMA具有更高的过载容忍度和更低的复杂度，因为它的稀疏性。本文在确定性消息传递算法（DMPA）的基础上，对SCMA译码算法进行了域变换和概率近似等简化。早期终止，自适应解码，和初始噪声降低也采用更快的收敛速度和更好的性能。数值结果表明，所提出的优化方法有利于解码复杂度和速度。此外，有效的硬件架构的基础上折叠和重定时的建议。文中还给出了VLSI实现方法。与国家的最先进的比较表明，所提出的解码器的延迟和吞吐量（多Gbps）的优势。
2018-03-31 cs.AR cs.IT eess.SP
Single or Multiple Frames Content Delivery for Next-Generation Networks?
针对异构蜂窝网络中接入和回程链路的能量和频谱高效资源分配算法，提出了多用户稀疏码多址接入（SCMA）、内容缓存、能量收集和物理层安全等4种实现技术。虽然上述每一个问题都可能是一个研究课题，但在实际情况中，我们将面临一个复杂的情况，需要共同考虑这些问题，因此，我们的目标是在一个统一的框架中共同考虑这些技术。此外，我们提出了两种新的内容交付方案：1）单帧内容交付（SFCD），和2）多帧内容交付（MFCD），其中服务用户请求的持续时间被划分为几个帧。在第一种情况下，每个用户所请求的内容在一个帧上提供。然而，在第二种情况下，每个用户所请求的内容可以在几个帧上传递。我们制定的资源分配的优化问题，我们的主要目标是最大限度地提高接入链路的能量效率的接入和回程链路的传输功率和速率约束，缓存和能量收集的约束，以及SCMA码本分配的限制所提出的方案。由于实际的限制，我们假设窃听者和基站之间的信道状态信息值是不确定的，并设计网络的最坏情况。由于相应的优化问题是混合整数非线性和非凸规划，NP-难，和棘手的，我们提出了一个迭代算法的基础上著名的交替和逐次凸逼近方法。
2018-08-14 cs.IT cs.NI math.IT
Dual-Domain Deep Learning-Assisted NOMA-CSK Systems for Secure and Efficient Vehicular Communications
School of Engineering, Huaqiao University（华侨大学工程学院）；School of Information Science and Engineering, Huaqiao University（华侨大学信息科学与工程学院）；School of Information Engineering, Guangdong University of Technology（广东技术大学信息工程学院）；Electrical Engineering Department, E ´ \acute{\mathrm{E}} cole de Technologie Sup e ´ \acute{\mathrm{e}} rieure, University of Quebec（魁北克大学电气工程系）；Artificial Intelligence & Cyber Systems Research Center, Lebanese American University（黎巴嫩美国大学人工智能与网络系统研究中心）
针对车载通信多用户传输的安全效率需求，提出双域深度学习辅助的功率域NOMA-CSK系统，通过双域特征DNN解调器与SIC框架结合，在低复杂度下实现频谱效率、安全性等多维度性能提升。
2025-10-23 cs.AI cs.IT cs.LG
Energy efficient coded random access for the wireless uplink
我们讨论的问题，使快速，低延迟，免授权和不协调的上行链路密集的无线节点的信道接入架构的设计。具体来说，我们研究了Polyanskiy'2017年为AWGN多址信道（MAC）引入的随机接入码，在实际上更相关的情况下，当信道增益对解码器未知时，用户会受到瑞利衰落的影响。我们提出了一个随机编码的可扩展性界，我们分析非渐近（在有限块长度）和渐近。作为一个候选的实际解决方案，我们提出了一个明确的稀疏图为基础的编码方案，以及交替的信念传播解码器。后者的性能被发现是令人惊讶的接近有限块长度的界限。我们的主要发现有两个方面。首先，就像在AWGN MAC中一样，我们看到联合解码大量用户导致令人惊讶的相变效应，其中在低于临界阈值（取决于可靠性为5-15 bps/Hz）的频谱效率下，完美的多用户干扰消除是可能的。第二，虽然瑞利衰落的存在显著地增加了最小所需的每比特能量$E_b/N_0$（从大约0-2 dB到大约8-11 dB），但是由信道引入的固有随机化使得通过迭代方案更容易获得最佳性能。总之，我们希望随机接入模型的原则性定义以及我们的信息理论分析将为统一基准测试和各种随机接入解决方案的性能比较开辟道路，例如目前讨论的5G/6 G候选方案（MUSA，SCMA，RSMA）。
2019-07-22 cs.IT math.IT
Orthogonal Code-based Block Transmission for Burst Transmission
本文提出了一种新的多载波系统，称为正交码为基础的块传输（OCBT）。OCBT应用具有正交码的时间扩展方法以具有块信号结构和加窗过程以减少带外（OOB）辐射。提出的OCBT可以传输正交幅度调制（QAM）信号，使用传统的多输入多输出技术。数值结果表明，与滤波器组多载波（FBMC）相比，基于QAM信号的OCBT具有短突发，与FBMC和加窗正交频分复用（W-OFDM）相比具有低复杂度，与OFDM相比具有低OOB辐射。
2017-05-02 cs.IT math.IT
Optimal Multi-View Video Transmission in OFDMA Systems
在这封信中，我们研究了在正交频分多址（OFDMA）系统中多视点视频（MVV）到多个用户的传输。为了最大限度地提高传输效率，我们利用自然组播的机会和视图合成启用组播的机会。首先，我们建立了一个通信模型，用于在OFDMA系统中向多个用户发送MVV。然后，我们制定的视图传输和合成的平均加权和能量消耗的最小化问题的视图选择和传输功率和子载波分配。该优化问题是一个具有挑战性的混合离散-连续优化问题，具有大量的变量和约束。一个低复杂度的算法，提出了获得一个次优的解决方案。最后，数值结果进一步证明了在OFDMA系统中MVV传输的视图合成使能的组播机会的价值。
2019-12-28 cs.IT math.IT
A Survey on MIMO Transmission with Discrete Input Signals: Technical Challenges, Advances, and Future Trends
多个天线已经被用于在广泛的通信应用中的空间复用和分集传输。然而，在高速无线多输入多输出（MIMO）系统的设计中的大多数进展是基于信息理论原理，该原理演示了如何有效地传输符合高斯分布的信号。虽然高斯信号是实现容量的，但在实际通信系统中传输符合离散星座的信号。因此，本文的动机是提供一个全面的概述MIMO传输设计与离散输入信号。首先，我们总结了现有的离散输入信号的MIMO系统的基本结果。然后，集中在基本的点对点MIMO系统，我们检查传输方案的基础上的三个最重要的通信系统的标准：互信息驱动的设计，均方误差驱动的设计，和分集驱动的设计。特别地，首次提供了设计适用于即将到来的5G无线网络中的大规模MIMO系统的低复杂度传输方案的统一框架。此外，自适应传输设计，这些标准之间切换的信道条件的基础上，制定最佳的传输策略进行了讨论。然后，我们提供了一个调查的传输设计与离散输入信号的多用户MIMO场景，包括MIMO上行链路传输，MIMO下行链路传输，MIMO干扰信道，MIMO窃听信道。此外，我们还讨论了其他采用MIMO技术的系统中离散输入信号的传输设计。最后，总结了在撰写本文时尚未解决的技术挑战，并讨论了离散输入信号传输设计的未来趋势。
2017-04-25 cs.IT math.IT
Achievable rates for transmission of discrete constellations over the Gaussian MAC channe
在本文中，我们考虑的高斯多址接入信道（MAC）时，采用次优传输方案的可达速率区域。聚焦于两个用户的MAC和假设未编码的脉冲幅度调制（PAM），我们推导出一个速率区域，这是一个五边形，并提出了一种策略，它可以实现。我们还比较了该区域的外边界和正交传输。
2011-02-24 cs.IT math.IT
Age of Information in Downlink Systems: Broadcast or Unicast Transmission?
本文通过推导平均信息年龄闭式表达式，比较下行链路中广播与单播传输在三种数据包管理策略下的AoI性能，揭示用户数量等系统参数对方案选择的影响。
2023-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Identical Eigenmode Transmission System (IETS) - A Channel Decomposition Perspective
在过去的几年中，多输入多输出（MIMO）本征模传输系统（EMTS）的设计受到了相当大的关注。本文对一种新的MIMO本征模传输策略进行了深入的分析。在MIMO平坦衰落信道中，采用几何平均分解（GMD）的非线性分解技术来形成本征模。利用GMD技术，建立了相同、并行、独立的传输管道，实现了更高速率的数据传输。基于这种分解技术的系统被称为MIMO同本征模传输系统（IETS）。本文对采用非线性和线性分解技术的可变星座MIMO收发机设计进行了比较分析。新的传输策略进行了测试，结合垂直贝尔实验室分层空时（V-BLAST）解码方案，使用不同数量的天线两侧的通信链路。各种模拟结果支持的分析。
2010-09-19 cs.IT cs.NI math.IT
