tiểu luận môn học đề tài kỹ thuật đa truy nhập theo mã thưa SCMA trong 5g

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THƠNG I Báo cáo tiểu luận mơn học ĐỀ TÀI: Kỹ thuật đa truy nhập theo mã thưa SCMA 5G GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Nhóm: Thành viên: KHĨA: HỆ: ThS PHẠM THỊ THÚY HIỀN 10 Lê Văn Anh D12VT4 Hà Anh Sơn D12VT5 Nguyễn Đình Quang D12VT7 2012 – 2017 ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội - 2017 EBOOKBKMT.COM MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Giới Thiệu .4 1.1 Kỹ Thuật đa nhập theo mã thưa SCMA 5G 1.2 Một số kỹ thuật đa truy nhập Nguyên Lý Hoạt Động Của Đa Truy Nhập Theo Mã Thưa SCMA 2.1 Truyền Dữ Liệu Đường Lên 2.1.1 Tổng Quan Tranh chấp UpLink Dựa Trên Truyền Số Liệu 2.1.2 Cơ chế truyền 2.1.3 Hiệu Năng Và Phân Tích 11 2.1.4 Kết Luận 13 2.2 Truyền Dữ Liệu Đường Xuống 14 2.2.1 Cơ sở lý thuyết 14 2.2.2 SCMA đường xuống .16 2.2.3 Sự tương đương MIMO chuỗi thưa tuyến tính 17 Mơ hình hoạt động hệ thống SCMA 19 3.1 Mơ hình kỹ thuật đa truy nhập SCMA 19 3.2 Mã hóa SCMA .20 3.3 Giải mã SCMA .22 3.4 Các thông số 23 3.5 Kết Luận 23 Tổng Kết 24 Tài liệu tham khảo 25 Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM LỜI MỞ ĐẦU Nhu cầu trao đổi thông tin nhu cầu thiết yếu xã hội đại Các hệ thống thông tin di động với khản giúp người trao đổi thông tin lúc, nơi phát triển nhanh trở thành thiếu xã hội thông tin ngày Bắt đầu từ hệ thống thông tin di động hệ đời vào năm 1946, hệ thống thông tin di động số hệ (2G) đời với mục tiêu chủ yếu hỗ trợ dịch vụ thoại truyền số lệu tốc độ thấp Hệ thống thông tin di động 2G đánh dấu thành công công nghệ GSM với 70% thị phần thông tin di động toàn cầu Trong tương lai, nhu cầu dịch vụ số liệu ngày tăng có khản vượt q thơng tin thoại Hệ thống thông tin di động hệ (3G) đời nhằm thỏa mãn nhu cầu người dịch vụ số liệu tốc độ cao như: điện thoại thấy hình, video streaming, hội nghị truyền hình, nhắn tin đa phương tiện (MMS)…Đến hệ thống thông tin di động hệ thứ (3G) đưa vào khai thác thương mại nhiều nước giới Khơng dừng đó, số quốc gia phát triển đưa vào sử dụng công nghệ mạng 4G LTE có tốc độ cao chuẩn mạng 3G nhiều Mạng 4G hỗ trợ dịch vụ tương tự 3G có tốc độ tải xuống (download) lên đến 100 Mb/giây Thêm vào đó, mạng 4G có băng thông rộng hỗ trợ chức quản lý chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service), ứng dụng truy cập mạng không dây băng tần rộng (Wireless roadband access), tin nhắn đa phương tiện MMS (Multimedia Messaging Service), truyền hình trực tuyến độ phân giải cao (HDTV), DVB (Digital Video Broadcasting) dịch vụ cần đến băng thông rộng khác Dự kiến năm tới, mạng công nghệ 4,5G triển khai nhằm cung cấp cho người dùng video độ phân giải ultra HD, công nghệ 3D holographic Tương tự chuyển đổi từ 3G lên 4G, cơng nghệ 4,5G có tốc độ nhanh hơn, độ trễ thấp tính ưu việt so với cơng nghệ 4G Nó mở hội khai thác doanh thu cho nhà mạng băng rộng di động trở nên ngày mạnh mẽ hiệu Ở khía cạnh khác, nhiều quốc gia giới chưa thức nâng cấp cơng nghệ 4G Tuy nhiên với phát triển mạnh mẽ thiết bị có khả Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM nối mạng (IoT - Internet of Things) tăng trưởng số lượng thiết bị di động tương lai đặt tốn việc tìm kiếm tảng cơng nghệ di động đáp ứng nhu cầu Dự kiến đến năm 2020 có khoảng 50 tỷ thiết bị có khả nối mạng Đây tiền đề cho việc phát triển mạng công nghệ 5G Xuất phát từ định hướng mà nhóm em chọn đề tài nghiên cứu 5G Đề tài “Kỹ thuật đa truy nhập theo mã thưa SCMA 5G” gồm có Phần:  Phần I : Giới Thiệu  Phần II : Nguyên lý hoạt động kỹ thuật SCMA  Phần III : Mơ hình hoạt động hệ thống SCMA  Phần IV : Kết Luận Mặc dù có nhiều cố gắng việc hồn thành việc tìm hiểu đề tài với thời gian, trình độ có hạn nội dung đề tài mẻ nên nội dung báo cáo cịn có nhiều thiếu sót,nhóm em mong nhận ý kiến đóng góp dẫn thêm từ thầy bạn Nhóm em xin chân thành cảm ơn Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM Giới Thiệu 1.1 Kỹ Thuật đa nhập theo mã thưa SCMA 5G SCMA bảng mã đa chiều dựa kỹ thuật trải mã không trực giao để giải yêu cầu truyền thông không dây 5G hỗ trợ nhiều lưu lượng, phạm vi số lượng thiết bị kết nối lớn, QoS cao, trễ thấp…Trong SCMA, bit đến ánh xạ trực tiếp đến từ mã phức đa chiều chọn từ tập bảng mã xác định trước Đối với từ mã khác, SCMA, ánh xạ QAM trải mã CDMA kết hợp để trực tiếp ánh xạ tập bit sang vec tơ phức thưa gọi từ mã Mỗi lớp có tập từ mã SCMA riêng SCMA cung cấp chất lượng liên kết tốt lớn 300% Số lượng Kết nối liên kết vật lý qua LTE, bảng mã SCMA Thiết kế linh hoạt thích ứng để đáp ứng đa dạng yêu cầu hệ thống Khả ứng dụng kỹ thuật đa truy nhập SCMA thu hút nhiều ý Các hệ thống ứng dụng kỹ thuật cung cấp nhiều dịch vụ (điện thoại, truyền hình, liệu, ) mà cần dùng phát quang thu quang cho người dùng dịch vụ khác sử dụng sóng mang phụ khác nhau, nhờ giải tốt vấn đề chi phí cho thiết bị đầu cuối Ưu điểm SCMA phục vụ NxM người sử dụng, N số bước sóng quang sử dụng mạng M số lượng sóng mang viba Vì làm tăng dung lượng hệ thống, bước sóng quang cách xa nên thuận tiện tách sóng trực tiếp 1.2 Một số kỹ thuật đa truy nhập a OFDM-CDMA + Kỹ thuật điều chế OFDM, bản, trường hợp đặc biệt phương pháp điều chế FDM, chia luồng liệu thành nhiều đường truyền băng hẹp vùng tần số sử dụng, sóng mang (hay sóng mang phụ, sub-carrier) trực giao với Do vậy, phổ tín hiệu sóng mang phụ phép chồng lấn lên Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM mà phía đầu thu khơi phục lại tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn nhiều so với kĩ thuật điều chế thông thường + Kỹ thuật OFDM kết hợp với phương pháp mã hóa kênh sử dụng thơng tin vơ tuyến, gọi Coded OFDM, nghĩa tín hiệu trước điều chế mã hóa với nhiều loại mã khác để hạn chế lỗi xảy kênh truyền Do chất lượng kênh (độ fading tỉ số S/N) sóng mang phụ khác nhau, người ta thực điều chế tín hiệu sóng mang với mức điều chế khác nhau, gọi điều chế thích nghi (adaptive modulation) sử dụng hệ thống thông tin máy tính băng rộng HiperLAN ETSI Châu Âu  Ưu điểm:  Hệ thống OFDM loại bỏ tượng nhiễu xuyên kí hiệu ISI (InterSymbol Interference) độ dài chuỗi bảo vệ (guard interval) lớn độ trễ truyền dẫn lớn kênh truyền  OFDM phù hợp cho việc thiết kế hệ thống truyền dẫn băng rộng  Cấu trúc máy thu đơn giản  Nhược điểm:  Việc sử dụng chuỗi bảo vệ giúp giảm tượng ISI phân tập đa đường chuỗi bảo vệ khơng mang thơng tin có ích, chiếm phần băng thông đường truyền làm giảm hiệu suất đường truyền  Do yêu cầu tính trực giao sóng mang phụ nên hệ thống OFDM nhạy cảm với hiệu ứng Dopler, dịch tần (frequency offset) dịch thời ( time offset) sai số đồng  Đường bao biên độ tín hiệu phía phát khơng phẳng, gây méo phi tuyến khuếch đại công suất đầu phát đầu thu +CDMA (code division multiple access- đa truy nhập phân chia theo mã) xây dựng nguyên tắc trải phổ  Ưu điểm:  Sử dụng hiệu băng tần  Về mặt lý thuyết, hệ thống sử dụng CDMA không giới hạn số lượng người sử dụng Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM  Giảm ảnh hưởng nhiễu đa đường  Tính bảo mật cao người ngồi khó xác định quy luật chỗi sử dụng, khó khơi phục tín hiệu thu  Nhược điểm:  Chất lượng thông tin giảm số lượng người dùng tang  Bị ảnh hưởng tượng gần – xa, cần phải áp dụng kỹ thuật điều khiển công suất cách xác  Cần phải có đồng mã trải phổ xác để thu tín hiệu + Hệ thống OFDM-CDMA thừa kế tất đặc điểm CDMA Nó có tính bền vững với nhiễu đa đường, hiệu việc sử dụng băng thông Ngồi cịn có ưu điểm OFDM chống lại nhiễu liên ký hiệu, tận dụng phân tập tần số giảm độ phức tạp cân đường truyền mõi sóng mang bị ảnh hưởng bỏi pha đinh phẳng độc lập Ngoài việc kết hợp OFDM CDMA có ưu điểm khoảng cách ký hiệu dài dễ thực đồng b OFDMA + OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access - Đa truy nhập phân tần trực giao ) cơng nghệ đa sóng mang phát triển dựa kĩ thuật OFDM Trong OFDMA, số sóng mang con, không thiết phải nằm kề nhau, gộp lại thành kênh (sub-channel) user truy cập vào tài nguyên cấp cho hay nhiều kênh để truyền nhận tùy theo nhu cầu lưu luợng cụ thể + OFDMA có số ưu điểm tăng khả linh hoạt, thơng lượng tính ổn định đươc cải thiện.Việc ấn định kênh cho thuê bao cụ thể, việc truyền nhận từ số thuê bao xảy đồng thời mà không cần can thiệp nào, giảm thiểu tác động nhiễu đa truy xuất (Multi access InterfearenceMAI) + Việc cho phép nhảy với mẫu nhảy khác cho user làm biến đổi thực hệ thống OFDM hệ thống CDMA nhảy tần Điều có lợi tính phân tập theo tần số tăng lên user dùng tồn băng thơng có sẵn có lợi xun nhiễu trung bình, điều phổ biến biến thể CDMA Bằng cách sử dụng mã sửa lỗi hướng (Forward Error Correcting - FEC) bước nhảy, hệ Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM thống sửa cho sóng mang phụ bị fading sâu hay sóng mang bị xuyên nhiễu user khác Do đặc tính xuyên nhiễu fading thay đổi với bước nhảy, hệ thống phụ thuộc vào lượng tín hiệu nhận trung bình phụ thuộc vào user lượng nhiễu trường hợp xấu +Ưu điểm hệ thống OFDMA nhảy tần hẳn hệ thống DSCDMA MC-CDMA tương đối dễ dàng loại bỏ xuyên nhiễu tế bào cách sử dụng mẫu nhảy trực giao tế bào Nguyên Lý Hoạt Động Của Đa Truy Nhập Theo Mã Thưa SCMA 2.1 Truyền Dữ Liệu Đường Lên 2.1.1 Tổng Quan Tranh chấp UpLink Dựa Trên Truyền Số Liệu Một mã hóa SCMA định nghĩa đồ từ bit để bảng mã phức tạp kích thước ba chiều Các chiều từ mã phức tạp bảng mã vectơ chế độ thưa với mục khác không Trong tranh chấp đường lên dựa đa truy nhập, người sử dụng cấu hình với bảng mã Bit liệu người dùng ánh xạ tới - từ mã chiều chọn từ bảng mã truyền tài ngun vơ tuyến (ví dụ OFDMA sóng mang con) chiều dài từ mã SCMA, tương đương với đại diện cho yếu tố lây lan hệ thống Mỗi block SCMA thực qua tones OFDMA Tùy thuộc vào kích thước khu vực tranh chấp, nhiều khối khơng chồng chéo SCMA phù hợp nguồn lực thời gian-tần số giao Trường hợp vector nhận khối SCMA, vector SCMA từ mã người sử dụng nhận điện tín hiệu người sử dụng, vector kênh người dùng tones OFDMA khối SCMA, ma trận đường chéo nơi sử dụng giúp làm tăng yếu tố tải hiệu số lượng kết nối để nhận kết nối lớnDo đó, người sử dụng va chạm xảy hai nhiều hai người sử dụng chọn chuỗi thí điểm giống khu vực tranh chấp Va chạm thí điểm cần phải giải thơng qua chế back-off ngẫu nhiên mô tả tiểu mục Bằng cách điều chỉnh yếu tố lây lan, K,và số lượng mục khác không, N,mức độ khác tải đạt với số lượng khác bảng mã Để hỗ trợ kết nối lớn, mong muốn có yếu tố tải lớn nhiều so với Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM bảng mã tạo từ Một minh họa cung cấp Hình 2.1.1 Hai bit(b1, b2)từ dịng liệu ánh xạ tới từ mã Các liệu sau lan truyền sóng mang con, dòng liệu nhiều người dùng phủ với từ mã từ bảng mã khác Các nguồn lực thời gian-tần số mà bảng mã hình thức che phủ khu vực tranh chấp Điều thể nguồn lực thời gian-tần số Hình 2.1.2 Kích thước số lượng khu vực truy cập phụ thuộc vào nhiều yếu tố số lượng dự kiến thiết bị đầu cuối ứng dụng phù hợp với UL SCMA Hình 2.1.1 Bảng mã SCMA, mã hóa ghép kênh Hình 2.1.2 vùng tranh chấp dựa đường truyền ngược mặt phẳng OFDMA thời gian-tần số Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM 2.1.2 Cơ chế truyền Mỗi UE truyền liệu khu vực tranh chấp xác định trước với CTU Việc xác định khu vực truy cập CTU định cách rõ ràng mạng thơng qua tín hiệu bán tĩnh ngầm có nguồn gốc từ ID UE Một ví dụ quy tắc lập đồ UE-to-CTU đơn giản CTU_index = UE_ID mod, nơi số CTU UE truyền liệu chức ID UE tổng số phép, phổ tần số khơng có giấy phép cao Số khác người dùng bỏ ngẫu nhiên mạng thống kê thu thập cho khu vực tế bào trung tâm Giao thông đường lên cho người sử dụng tuân theo phân phối với gói tin có nghĩa thời gian liên đến 160 ms cho người dùng Poisson Một tải giao thông cụ thể lĩnh vực thu cách cấu hình số khác người sử dụng hoạt động lĩnh vực Một khu vực tranh chấp với kích thước khối tài nguyên LTE (RB) cặp mơ kênh fading Rayleigh phẳng mơ hình hóa Một cặp RB tương đương với 12 sóng mang tần số 14 OFDM biểu tượng thời gian Để so sánh hợp lý đề án SCMA OFDMA, kích thước liệu phù hợp vào tương đương với RB tài nguyên cặp OFDMA xem xét cho truyền với hiệu phổ cố định bit / s / Hz Các liệu truyền SCMA lan truyền cặp RB Đối với OFDMA, truyền cặp RB Điều khiển công suất vòng hở cho LTE áp dụng để xác định sức mạnh truyền thiết bị đầu cuối người dùng với MCS cố định Kết là, can thiệp từ khu vực lân cận đến khu vực trung tâm chụp, mà thay đổi theo thời gian Người nhận MPA sử dụng cho SCMA để xử lý xử lý tín hiệu khơng trực giao Một MMSE tuyến tính sử dụng cho OFDMA kịch LTE đường sở Để hỗ trợ UL SCMA với tranh chấp dựa truy cập, tài nguyên vô tuyến định nghĩa cho chương trình đa truy nhập đề xuất Các nguồn tài nguyên để truyền tranh chấp gọi đơn vị truyền tải tranh chấp (CTU) Một kết hợp thời gian, tần số, bảng mã SCMA, chuỗi thí điểm xác định CTU hình Có J bảng mã xác định tài nguyên thời gian-tần số Đối với bảng mã, L trình tự thí điểm liên kết với Tổng cộng có chuỗi thí điểm định nghĩa Có tổng cộng CTUs khu vực thời gian-tần số định Nhóm 10 EBOOKBKMT.COM trung tâm Giao thông đường lên cho người sử dụng tuân theo phân phối với gói tin có nghĩa thời gian liên đến 160 ms cho người dùng Poisson Một tải giao thông cụ thể lĩnh vực thu cách cấu hình số khác người sử dụng hoạt động lĩnh vực Một khu vực tranh chấp với kích thước khối tài nguyên LTE (RB) cặp mô kênh fading Rayleigh phẳng mơ hình hóa Một cặp RB tương đương với 12 sóng mang tần số 14 OFDM biểu tượng thời gian Để so sánh hợp lý đề án SCMA OFDMA, kích thước liệu phù hợp vào tương đương với RB tài nguyên cặp OFDMA xem xét cho truyền với hiệu suất phổ cố định bit / s / Hz Các liệu truyền SCMA lan truyền cặp RB Đối với OFDMA, truyền cặp RB Điều khiển công suất vòng hở cho LTE áp dụng để xác định sức mạnh truyền thiết bị đầu cuối người dùng với MCS cố định Kết là, can thiệp từ khu vực lân cận đến khu vực trung tâm chụp, mà thay đổi theo thời gian Người nhận Khu bảo tồn biển sử dụng cho SCMA để xử lý xử lý tín hiệu khơng trực giao Một MMSE tuyến tính sử dụng cho OFDMA kịch LTE đường sở UL tranh dựa OFDMA, đề án SCMA đánh giá cho việc truyền gói tin nhỏ với yêu cầu độ trễ thấp mà chậm trễ vòng khoảng ms Do yêu cầu độ trễ chặt chẽ, khơng có hội truyền lại cho phép Hình 2.1.4 cho thấy phân bố tỷ lệ giảm sử dụng gói (hoặc lỗ) chức tải giao thông cho tranh dựa SCMA tranh dựa OFDMA Theo định nghĩa, gói tin bị truyền dẫn khơng thành cơng nỗ lực Nó thể rõ ràng việc thực lãi suất thả gói OFDMA làm giảm nhanh nhiều với tải trọng tăng SCMA SCMA có phân bố tỷ lệ giảm sử dụng gói thấp so với OFDMA cho tải trọng giao thông khác Trong phần tiếp theo, hiệu hệ thống đánh giá dựa tiêu chí điện Hệ thống hoạt động tải lưu lượng để đáp ứng điều kiện QoS xác định Nhóm 10 12 EBOOKBKMT.COM Hình 2.1.4 phân bố tỷ lệ giảm sử dụng gói 2.1.4 Kết Luận Trong phần này,nhóm trình bày chương trình SCMA tranh chấp dựa đường lên đề xuất Các thơng số SCMA điều chỉnh để cung cấp mức độ khác tải, phù hợp để đáp ứng đa dạng giao thơng yêu cầu kết nối mạng không dây 5G Chúng mơ tả khía cạnh thiết kế hệ thống chương trình đa truy nhập Đánh giá hệ thống cấp kịch ứng dụng gói nhỏ cung cấp cho tranh chấp dựa UL SCMA SCMA so sánh với OFDMA kết nối thả tỷ lệ yêu cầu độ trễ chặt chẽ Các kết mô cho thấy tăng tiềm SCMA tranh chấp dựa sơ đồ OFDMA tranh chấp dựa để truyền gói tin nhỏ SCMA cung cấp khoảng 2,8 lần đạt OFDMA số người dùng hoạt động hỗ trợ hệ thống dựa tranh chấp với giao thơng độ trễ thấp Nhóm 10 13 EBOOKBKMT.COM 2.2 Truyền Dữ Liệu Đường Xuống 2.2.1 Cơ sở lý thuyết Đa người dùng MIMO(MU-MIMO) là một kỹ thuật đa truy nhập nổi tiếng dùng để chia sẻ nguồn tài nguyên thời gian tần số và lượng giữa các người dùng mạng truy cập không dây đường xuống.Mục tiêu là để tăng băng thông đường xuống tổng thể thông qua ghép kênh.Nhiều chùm tia được hình thành một mảng của anten tại một điểm truyền (TP) để phục vụ nhiều người dùng phân bố một cell.Mỗi lớp MIMO được gán cho một người sử dụng các lớp được trực giao tách miền không gian giả định precoders tạo chùm sóng MIMO được lựa chọn đúng theo các kênh của người dùng mục tiêu.Tại bên nhận,mỗi người dùng chỉ có thể phù hợp với bản thận để lớp dự định của mình các lớp MIMO khác hoàn toàn biến mất với sự can thiệp qua các lớp,cung cấp các mã được thiết kế đúng cách.Mặc dù có sự tăng băng thông đầy hứa hẹn và sự đơn giản của phát hiện tại các nút dùng,MU-MIMO là một hệ thống khép kín bị một số khó khan về lão hóa kênh và chi phí cao để trì các thông tin trạng thái kênh(CSI) của người dùng đến một TP phục vụ.CSI là cần thiết để hình thành các tập tốt nhất của bảng mã cho một bộ lựa chọng của người sử dụng ghép nối.Nếu CSI không phải là ước tính,giao diện qua lớp thực tế hạn chế tiềm đạt được của MU-MIMO Mở vòng lặp sử dụng ghép nối kênh là một cách tiếp cận mong muốn để tránh giới hạn thực tế của MU-MIMO.Miền mã đa truy nhập không trực giao là một chương trình mở vòng lặp để ghép nhiều người sử dụng chia sẻ tài nguyên thời gian và tần số.Đa truy nhập theo mã thưa (SCMA) là một bảng mã dựa kỹ thuật không trực giao gần với hiệu suất băng tần tối ưu.Trong SCMA,bit đến sẽ được ánh xạ trực tiếp từ mã phức tạp đa chiều được lựa chọn từ bảng mã được xác định từ trước,dữ liệu lan truyền được thực hiện các lớp siêu áp đặt SCMA phù hợp với người sử dụng ghép kênh việc có thể phân bố các lớp mã miền cho người sử dụng khác nhay mà không cần kiến thức CSI của người sử dụng ghép nối.Trong bài báo này,nhiều người sử dụng SCMA(MU-SCMA) được đề xuất để cải thiện dung lượng mạng Với nhu cầu rất hạn chế về kiến thức kênh cũng chỉ số chất lượng kênh (CQI),TP chỉ đơn giản là cặp người dùng với công suất phát đường xuống được chia sẻ hợp lý giữa các lớp ghép.So với MU-MIMO,hệ thớng Nhóm 10 14 EBOOKBKMT.COM này là mạnh mẽ chống lại thay đổi kênh.Ngoài vấn đề thông tin phản hồi CSI là hoàn toàn bị loại bỏ với chương trình đa truy nhâp vòng hở này Kể từ các lớp không phân tách hoàn toàn một hệ thống đa truy nhập không trực giao,một máy thu phi tuyến tính là cần thiết để phát hiện các lớp dự định của mỗi người dùng.Vì vậy,nhìn xa là sự phức tạp của việc phát hiện là chi phí của đa truy nhập không trực giao là hệ thống nặng nề quá tải với một số lượng lớn các lớp ghép.Sự thưa thớt của từ mã SCMA cho phép chúng tận dụng lợi thế của thông điệp phức tạp qua các thuật toán thấp (MPA) phát hiện với hiệu suẩt ML.MPA hoạt động tốt cả hệ thống bị quá tải với số lượng lớn các lớp Mật độ thấp LDS là một dạng đặc biệt của SCMA.Trong LDS,từ mã được xây dựng bằng cách lan truyền các ký hiệu QAM điều biến sử dụng mật độ chữ ký lan thấp với một vài số hiệu của các yếu tố khác một chữ ký lớn.Bất chấp sự phức tạp phát hiện vừa phải ,LDS bị hiệu suất kém nhất là đối với các kích cỡ chòm lớn QPSK.Tất cả các chương trình CDMA và LDS cụ thể có thể được coi các loại khác của sự lặp lại mã hóa các biến thể khác của một biểu tượng QAM được tạo bởi chữ ký lan rộng.Sự lặp lại mã hóa không thể cung cấp hiệu suất băng tần mong muốn với SNR một phạm vi rộng.Để khắc phục vấn đề này,trong SCMA,bộ sơ đồ QAM và hoạt động tuyến tính của sự thưa thớt lan rộng được sáp nhập với để trực tiếp đưa một vecto thưa thớt phức tạp đến bản đồ bit được gọi là một từ mã.Điều này cho phép SCMA được hưởng lợi từ việc định hình các chòm đa chiều trái ngược với mã hóa lặp lại đơn giản của chuỗi tuyến tính thưa thớt.Do đó SCMA cả thiện đáng kể hiệu suất băng tần của chuỗi tuyến tính thưa thớt thông qua tăng hình đa chiều của bảng mã vẫn cung cấp các lợi ích khác về quá tải và phức tạp vừa phát hiện Quản lý giao thoa cường độ liên kết chất lượng mối quan tâm hàng đầu mạng tải nhẹ.Khi nhu cầu băng thông thấp,việc sử dụng tài nguyên giảm xuống.Trong LTE,lấy ví dụ với hệ thống OFDMA,đó tương đương với việc làm câm lặng với số khối tài ngun băng thơng TP.Trong tình hình ,mức độ can thiệp vào người dùng đường xuống thay đổi nhanh chóng khoảng thời gian lập kế hoạch kênh fadinh ổn định với thay đổi chậm.Mức độ nhiễu RC tăng lên phần lớn RBS tế bào lân cận Nhóm 10 15 EBOOKBKMT.COM bị chiếm đóng nhỏ RBS tương ứng tế bào lân cận trống rỗng.Điều thay đổi nhanh chóng mức độ can thiệp vào thời gian tần số khơng dự đốn trước thực tế khơng có hợp tác tế bào lân cận.Hệ thống khơng có lựa chọn để thích ứng với trường hợp kịch tồi tệ chất lượng kênh.Link liên kết thích ứng làm giảm hiệu liên kết Lan rộng OFDMA cải thiện chất lượng thủ túc liên kết thích ứng giá trị trung bình giao thoa.Bằng cách sử dụng kỹ thuật SCMA lan rộng,sự can thiệp từ TP khác trung bình xảy vùng lây lan.Điều làm cho giao thoa trắng có lợi liên kết thích ứng tốt mạnh mẽ hơn.Ngoài lớp ghép thêm mức độ tự với khả liên kết thích ứng hệ thống SCMA.Số lớp với kích thước bảng mã,tỷ lệ mã hóa mức lượng lớp ghép thông số đưa việc điều khiển tốc độ chất lượng liên kết Phần đánh giá lợi SCMA mạng không dây đường xuống.Hai kịch tạo là:i,một mạng nạp đầy đủ với nhu cầu băng thông cao,và ii,một mạng tải nhẹ với biến thể nhanh chóng can thiệp phần kế hoạch sẵn.MU-SCMA đề xuất đánh giá mạng tải mạnh lợi ích băng thông cải tiến.Các kỹ thuật liên quan đến MU-SCMA phát triển để ghép sử dụng nguồn tài nguyên thời gian-tần số.Tác động giá trị nhiễu trung bình SCMA lây lan đánh giá cho kịch mạng tải nhẹ Trong suốt trình này, x vecto dọc,X đại diện cho ma trận,1 N vecto giá trị cỡ N I N mô tả dạng ma trận N x N 2.2.2 SCMA đường xuống Một giải mã SCMA bao gồm U người dùng, tương ứng Ju lớp, u=1,…,U Các từ mã SCMA mang K sóng mang OFDMA Trên đường xuống kênh SIMO, tín hiệu nhận của anten r người dùng u0 biểu diễn bởi: U y r u =diag(hr u ) ∑ 0 u=1 √ Ju pu ∑ x +n J u j=1 ju r u (3.3) Với xju từ mã SCMA thứ j người dùng u mà ||xju||2=K putổng công suất truyền tải mối sóng mang người dùng u Cơng suất người sử dụng u Nhóm 10 16 EBOOKBKMT.COM lớp Ju Khi tổng công suất truyền tải P= U ∑ pu tổng số lớp u =1 J J=∑ J u Véctơ kênh anten nhận thứ r người dùng u h ru Vectơ nhiễu j=1 người dùng u anten nhận r biểu thị n ru SCMA điều chế khơng tuyến tính, việc mơ hình hóa phức tạp Thay vào đó, mơ hình chuỗi thưa tuyến tính sử dụng để mô tả xây dựng thuật toán liên quan cho hệ thống MU-SCMA 2.2.3 Sự tương đương MIMO chuỗi thưa tuyến tính Một chuỗi thưa tuyến tính phiên đơn giản kí hiệu QAM, xju=sjuqju với sju véc tơ kí hiệu người dùng u mà ||s ju||2=K qju kí hiệu QAM tương ứng Đặt Su= (s1u,…,sjuu) ma trận kí hiệu người dùng u, qu=( q1u,…,qjuu)T Khi cơng thức (3.3) viết lại thành: y r u =hr u U ∑ u=1 √ pu S q +n J u u u ru (3.4) Tổng hợp tín hiệu thu tất R anten, mơ hình chuỗi thưa tuyến tính biểu diễn hệ thống MIMO: U y u =∑ u =1 √ Pu H q +n Ju u u u u (3.5) đó: y u=( y T1 u ,… , y TRu )T, nu =(nT1 u , …, n TRu)T, H u u= hu ⨂ Su, hu = (h1 u,…,h Ru)T dấu ⨂ 0 biểu thị cho phép Kronecker Bằng việc ghép J lớp K sóng mang con, hệ số tải hệ thống J/K Giả sử tất J lớp thuộc người dùng, nghĩa U=1, dung lượng hệ thống MIMO mở rộng biểu diễn công thức (3.6) với R nn ma trận hiệp phương sai nhiễu n Nhóm 10 17 EBOOKBKMT.COM C=log det ⁡( I RK + P H −1 H Rnn H ) J (3.6) Khái nghiệm MIMO mở rộng dùng để cách tiếp cận với mục đích tránh giới hạn người dùng MU-MIMO Đa truy nhập với miền mã không trực giao kỹ thuật mở rộng sử dụng để ghép cặp nhiều người dùng nguồn tài nguyên thời gian-tần số chia sẻ Đây tốc độ kí hiệu (boud rate) hệ thống chuỗi trải phổ thưa đơn người sử dụng với vec tơ kênh, ma trận kí hiệu công suất cho trước lớp Kết cho điều chế QPSK, nhiên có sai lệch hệ thống có bậc điều chế cao Lợi ích SCMA bù phần lệch hiệu thông qua điều chế đa chiều Giả sử Rnn=N1IRK, (3.6) tương đương với C=log det ⁡( I RK + P H N H H) J (3.7) H H H H = ||h||2 ( S PS ) (3.8) Thay (3.8) vào (3.7) ta được: γ H C=log det ⁡( I RK + S PS) J (3.9) P γ := ||h||2 N giá trị SNR tức thời người dùng Theo công thức (3.9), tốc độ hệ thống đơn người dùng phụ thuộc vào SNR số lượng lớp ma trận kí hiệu +- Nhóm 10 18 EBOOKBKMT.COM Mơ hình hoạt động hệ thống SCMA 3.1 Mơ hình kỹ thuật đa truy nhập SCMA Hình 3.1 Hệ thống SCMA Hệ thống bao gồm khối bản: Khối phát tín hiệu SCMA: trường hợp có nhiều người dùng (phát tín hiệu nhiều người dùng) người dùng chiếm lớp mã SCMA, gọi CB_i với i dùng cho người dùng i Các dòng bit liệu đầu vào đưa đến khối mã hóa turbo, sau mã hóa turbo ta bit mã hóa Trong trường hợp này, mã hóa giải mã Turbo thay phương thức mã hóa/giải mã FEC (Forward Error Correction) Từ đầu mã hóa Turbo, bit tiếp tục đưa đến mã hóa SCMA Sau mã hóa SCMA, từ mã SCMA đầu ánh xạ thông qua ánh xạ phần tử tài nguyên vật lý PRE (Physic Resource Element Mapping) Khối xử lý kênh tín hiệu SCMA: xử lý tín hiệu SCMA nhận từ khối phát Khối xử lý tín hiệu SCMA bao gồm nguồn sinh nhiễu trắng Gauss Nguồn sinh nhiễu sinh nhiễu trắng Gauss cộng vào PRE cách độc lập Tín hiệu SCMA tổng hợp tín hiệu sau cộng với nhiễu Gauss, gửi đến khối thu tín hiệu SCMA với cơng suất nhiễu PRE Nhóm 10 19 EBOOKBKMT.COM Khối thu tín hiệu SCMA: Tại khối thu, tín hiệu nhận được giải ánh xạ PRE, đầu khối giải ánh xạ đưa đến khối giải mã SCMA, giải mã turbo cuối nhận lại dòng bit đầu i người dùng 3.2 Mã hóa SCMA Một giải mã SCMA xác định ánh xạ có chức ánh xạ trực tiếp log2M bit liệu sang bảng mã phức K chiều với kích thước M (số lượng từ mã bảng mã M, chiều dài từ mã K) Các từ mã phức K chiều bảng mã véc tơ thưa với N phần tử khác (N