资源块间跳频的高可靠SCMA系统设计与分析

作     者：曾琦 杨坤 方科 郝黎宏 牛宪华 钟俊 刘星 ZENG Qi;YANG Kun;FANG Ke;HAO Lihong;NIU Xianhua;ZHONG Jun;LIU Xing

作者机构：四川大学电气工程学院成都610040 中国西南电子技术研究所成都610036 西华大学计算机与软件工程学院成都610039 

出 版 物：《电讯技术》 (Telecommunication Engineering)

年 卷 期：2024年第64卷第7期

页      面：1123-1131页

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

基　　金：四川省重点实验室开放式基金资助项目(2023-0529-04-02) 四川省科技计划资助项目(2023NSFSC0480) 抗干扰国家重点实验室开放基金项目(2022-JCJQ-LB-079) 

主　　题：SCMA系统 资源块跳变 高可靠传输 抗干扰设计 

摘      要：传统稀疏码分多址(Sparse Code Division Multiple Access,SCMA)系统在固定时频资源块(Resource Block,RB)上传输信息,系统性能易受到信道污染(外在干扰和信道衰落)的影响。为了解决这一问题,提出一种基于资源块间跳频(Frequency Hopping,FH)的SCMA系统(FH-SCMA系统)。借助跳频技术实现动态SCMA码字复用,使得各用户能够均匀、随机地使用所有资源块。同时,基于素数序列设计了一种动态码字正交复用的跳频策略(跳频码),提升了FH-SCMA系统容量以及抗干扰能力。该系统接收端采用对数域消息传递(MAX-log-MPA)多用户检测算法,推导了该FH-SCMA系统的理论误码率上界。对比传统的SCMA系统,该资源块间FH-SCMA系统能均匀化资源块被污染对用户性能的影响,使得每个用户的传输误码率达到可接受的程度;相比传统SCMA系统和采用完全随机跳频策略的FH-SCMA系统(干扰时频资源占比η=25%时),设计的跳频策略及FH-SCMA系统在误码平层处分别获得4 dB和8 dB的信噪比增益。