5G非正交多址技术SCMA仿真

1. SCMA技术概述

稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access, SCMA）是一种新型的非正交多址接入技术，适用于5G及未来通信系统。SCMA技术通过将比特分组并映射到预定义的稀疏码字中，实现非正交多址接入和过载。相比传统的正交多址接入技术（如OFDMA），SCMA能够在相同的资源条件下支持更多用户，从而显著提高系统的频谱效率。

2. SCMA系统的基本结构

• 发射端：将用户的比特数据映射到稀疏码字中，通过多维调制和稀疏扩频技术进行编码。
• 信道：通常假设为加性高斯白噪声（AWGN）信道。
• 接收端：使用消息传递算法（MPA）或其他检测算法（如深度学习方法）进行信号解码。

3. SCMA仿真代码实现

简化的SCMA系统仿真

% 参数设置
numUsers = 4; % 用户数量
numSymbols = 1000; % 符号数量
codebookSize = 16; % 码本大小
EbNo = 10; % 能量与噪声比（dB）

% 生成随机数据
data = randi([0, 1], numUsers, numSymbols);

% 码本设计
codebook = randn(codebookSize, 1) + 1j * randn(codebookSize, 1);
codebook = codebook / sqrt(sum(abs(codebook).^2));

% SCMA编码
encodedData = zeros(numSymbols, 1);
for i = 1:numSymbols
    for u = 1:numUsers
        encodedData(i) = encodedData(i) + codebook(data(u, i) + 1);
    end
end

% 信道模型（AWGN）
noise = (randn(numSymbols, 1) + 1j * randn(numSymbols, 1)) / sqrt(2) * 10^(-EbNo/20);
receivedData = encodedData + noise;

% 接收端解码（简化版消息传递算法）
decodedData = zeros(numUsers, numSymbols);
for i = 1:numSymbols
    % 这里仅展示简化版解码逻辑，实际中需要实现完整的MPA
    decodedData(:, i) = abs(receivedData(i)) > 0.5;
end

% 误码率计算
BER = sum(abs(data(:) - decodedData(:))) / (numUsers * numSymbols);
fprintf('误码率 (BER): %.4f\n', BER);

4. 改进方向与研究热点

• 深度学习辅助解码：利用深度神经网络（DNN）设计高效的解码器，提升解码性能。
• 码本优化：通过自编码器（AE）等技术生成更优的SCMA码本。
• 多用户检测算法：研究更高效的多用户检测算法，如期望传递算法（EPA）。
• 联合功率域和编码域设计：结合功率域和编码域的优化，进一步提高频谱效率。

5. 参考文献

• SCMA稀疏码多址调制解调系统概述和matlab仿真
• 5G非正交多址关键技术研究和性能评估
• 代码 5G非正交多址技术SCMA仿真 youwenfan.com/contentcnb/81609.html
• SCMA仿真程序源码
• A novel deep neural network based approach for sparse code multiple access
• NOMA SYSTEM SUITABLE FOR JOINT POWER DOMAIN AND CODING DOMAIN OF 5G NETWORK
• 5G第一届移动通信算法创新大赛赛题及要求