低复杂度SCMA/LDS检测系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

转让给本公开内容的受让人的于2014年5月22日公开的题为“systemsandmethodsforsparsecodemultipleaccess”的美国专利申请公开us2014/0140360公开了可以实施本文所公开的实施方式的示例性系统、方法和设备，其全部内容通过引用并入本文。

本公开内容总体上涉及稀疏码多址接入(sparsecodemultipleaccess，scma)和低密度签名(lowdensitysignature，lds)多址接入，并且更特别地涉及用于scma/lds检测的低复杂度系统、方法和设备。

背景技术：

cdma是一种公知的多址接入技术，其中数据符号通过正交码序列或非正交码序列传播。多载波cdma(multicarriercdma，mc-cdma)采用ofdma和cdma二者的优点，以实现具有ofdma收发器技术的简单性的灵活码域复用，尤其是对于宽带通信更是如此。

技术实现要素：

公开了低复杂度scma/lds检测系统、方法和设备。在一种实施方式中，scma/lds接收器仅在选择的子图上运行消息传递算法，所述子图近似为表示用于多载波、多址接入码系统的码本的基础全因子图。

在一种实施方式中，子图被选择成使得最少数目的分支连接至每个功能节点同时实现与全消息传递算法类似的性能。

在一种实施方式中，选择以下子图，所述子图具有包含在子图中的最短周期的最大长度。

在一种实施方式中，选择以下子图，所述子图包括所有变量节点。

在一种实施方式中，仅在被选择成使得最少数目的分支连接至每个功能节点但是实现与全消息传递算法类似的性能的子图上执行消息传递算法。

在一种实施方式中，scma/lds接收器通过在选择的子图之间旋转达预定数目的旋转周期来进行解码。

在替代手段中，预先选择用于计算exp(.)函数(或欧氏距离)的组合，使得与全exp(.)计算相比实现基本上相同的性能。

在另一替代手段中，接收器使用在每个音调上的投影点的数目小于星座点的数目(scma码本的属性)的事实同时以低得多的复杂度实现与全mpa类似的性能来执行修改的mpa。

多个手段彼此独立，因此，可以单独地或以多个手段的组合来实现系统的好处。可以通过本文中详细阐述的装置来实现和获得本公开内容的特征和优点。

附图说明

为了更完整地理解本公开内容及其优点，现在结合附图参考以下的描述，在附图中相同的附图标记指示相同的对象，并且在附图中：

图1示出了用于根据四个功能节点(functionnode，fn)确定六个变量节点(variablenode，vn)处的概率值的全因子图上的示例性现有技术全消息传递算法(messagepassingalgorithm，mpa)；

图2示出了根据本公开内容的原理的全因子图的示例性子图；

图3示出了用于选择子图的示例性而非穷尽步骤的流程图；

图4示出了排除了一个vn的子图；

图5示出了在下行链路(downlink，dl)中的lds下与全mpa相比集群消息传递算法(clusteredmessagepassingalgorithm，cmpa)的误块率(blockerrorratio，bler)性能；

图6示出了在上行链路(uplink，ul)中的scma下与全mpa相比cmpa的误块率(blockerrorratio，bler)性能；

图7示出了作为参考星座点集的旋转版本的每个scma码本在每个维度的投影；

图8示出了qpsk的示例性量化区域；

图9示出了选择的exp(.)和理想mpa在优化参数下的bler比较；

图10示出了t1003的示例性四点码本，其中星座点在每个音调上的投影的数目为三；

图11示出了在ul中的scmat1008下与理想mpa相比投影点集减少的mpa的bler性能；

图12示出了使用实施本发明的原理的检测器的scma/lds-ofdm系统的示例性框图；以及

图13示出了具有用于实施本发明原理的接收器的系统的示例性框图。

具体实施方式

可能有利的是，首先阐述贯穿本公开内容所使用的特定词语和短语的限定。术语“包括”和“包含”及其衍生词表示包括但不限于。术语“或”是包含性的，表示和/或。短语“与……相关联”和“与其相关联”及其衍生短语表示包括、被包括在内、与......互连、包含、被包含在内、连接至或与……连接、耦接至或与……耦接、与……可通信、与……协作、交织、并置、接近于、被绑定至或与……绑定、具有、具有……特性等。术语“算法”在本文中用于描述用于计算函数的方法。

如本领域技术人员理解的，本公开内容的各方面可以被实施为方法、系统、设备或计算机程序产品。因此，本公开内容的各方面可采取完全硬件实施方式的形式、完全软件实施方式(包括固件、驻留软件、微代码等)的形式、或者组合软件方面和硬件方面的实施方式的形式，以上形式在本文中可以全部统称为“电路”、“模块”或“系统”。现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)和通用处理器单独或组合地，连同相关联的软件、固件和粘合逻辑可以用于构造本公开内容。

除非另有限定，本文使用的所有科技术语具有如本公开内容所属领域技术人员通常所理解的相同的含义。例如，术语子信道、子载波和音调在本文中可互换地使用。

稀疏码多址接入(sparsecodemultipleaccess，scma)编码是将二进制数据流直接编码成多维码字的技术。通过将二进制数据直接编码成多维码字，scma编码技术规避qam符号映射，从而实现超过常规的cdma编码的编码增益。值得注意的是，scma编码技术使用多维码字而不是qam符号来表达二进制数据。此外，scma编码技术通过针对每个复用层分配不同的码本来提供多址接入，而不是如在常规cdma编码中常见的使用唯一扩频序列(例如，低密度签名(lowdensitysignature，lds)——多载波cdma的特殊情况，其中其扩频序列具有低密度)。此外，scma码本包括稀疏码字，使得接收器可以使用低复杂度消息传递算法(messagepassingalgorithm，mpa)来检测其在复用码字中的相应码字，从而降低接收器侧的基带处理复杂度。多个scma层共享ofdma的相同时间-频率资源。码字的稀疏性使得通过迭代的mpa接近最优检测是可行的。多层检测的这样的低复杂度允许过度码字过载，其中复用层的维度超过码字的维度。过载因子连同层的调制编码级别的优化提供了更加灵活和高效的链路自适应机制。scma的信号扩频特征由于较少有色干扰提高了链路自适应。

虽然通过使用mpa降低了复杂度，但是对于较长的序列和/或较高的过载因子(例如对于大规模连接或协作多点(coordinatedmulti-point，comp)的应用)，解码仍非常复杂。

通过降低解码复杂度，延时、成本和接收器功耗减小。因此，需要用于scma/lds的同时具有与采用全mpa的解码器类似性能的低复杂度解码系统、方法和设备。

稀疏码多址接入(sparsecodemultipleaccess，scma)码可以由因子图矩阵来表示，该因子图矩阵被限定为：f＝(f1，...，fj)，其中fj，j＝1，...，j，fj表示大小为k的二进制向量，其中j表示变量节点(variablenode，vn)的总数以及k表示功能节点(functionnode，fn)的总数。变量节点j和功能节点k当且仅当(f)kj＝1时连接。

如本领域的技术人员理解的，因子图是复杂函数的图形表示——即，表示全局函数的变量如何局部地分组在一起。这些图形的方法被提出作为对概率网络的结构的描述，其主要目的之一是提供概率相关性的简单可视化。

因子图通过节点之间的边来描述变量之间的连接网络，可以以计算全局概率函数为目的沿着该边局部交换概率。因子图表示计算机器的蓝图，该计算机器例如在手持设备或基站中的基带处理器中经由本地处理来评估全局函数。

因子图是二分图，其中因子图的节点仅落入两个组，使得各组内部没有连接，而仅在不同组的节点之间有连接。这些组被称为变量节点(variablenode，vn)和功能节点(functionnode，fn)。在本公开内容中，vn表示scma层而fn表示层映射的音调。

图1示出了表示f的因子图的示例，该因子图具有六个vn和四个fn，表示六个层被映射在四个音调上。大多数scma解码复杂度是由于fn处的计算引起的。因此，在因子图中减少连接至每个fn的分支数目明显降低消息传递算法(messagepassingalgorithm，mpa)的整体复杂度。

图1示出了示例性现有技术mpa100，mpa100执行迭代算法以根据四个fn即fn104a至fn104d确定六个vn即vn102a至vn102f处的概率值。在下文中，图1的mpa100被称为“全”mpa或“理想”mpa。最初，包含先验(ap)概率的向量被用于六个vn即vn102a至vn102f中的每一个。六个vn即vn102a至vn102f的六个初始向量被标记为ap1、ap2、ap3、ap4、ap5、ap6。

mpa100根据从vn102a至vn102f(从初始的ap值开始)发送的值迭代地更新fn104a至fn104d处的值，并且随后使用fn104a至fn104d处经更新的值来更新vn102a至vn102f处的值。在vn102a至vn102f与fn104a至fn104d之间来回更新向量或值被称为两个节点集之间的消息传递或交换。在fn104a至fn104d与vn102a至vn102f之间的这种来回信息传递被反复进行，直至vn102a至vn102f处的概率值收敛于一解。然后，对vn102a至vn102f处的收敛的概率值进行处理以确定六个符号中的每一个。有关mpa的附加信息在以下参考文献中提供：hoshyar等人的“novellow-densitysignatureforsynchronouscdmasystemsoverawgnchannel,”ieeetransactionsonsignalprocessing,第56卷，第4期，2008年4月；以及hoshyar等人的“efficientmultipleaccesstechnique,”ieee71stvtc2010，第1-5页；bayesteh等人的于2014年6月19日公开的题为“systemandmethodforopen-loopmimocommunicationinascmacommunicationssystem”并且转让给本公开内容的受让人的美国专利申请公开us2014/0169408；以及ma等人的于2014年6月19日公开的题为“systemsandmethodsforopen-loopspatialmultiplexingschemesforradioaccessvirtualization”并转让给本公开内容的受让人的美国专利申请公开us2014/0169409，所有所述参考文献的全部内容通过引用并入本文。

现在参考图2，图2示出了图1所示的因子图100的示例性子图200。子图200中的虚线分支表示从图1所描绘的因子图100中移除的分支。

根据本公开内容，子图被选择成使得较少数目的分支连接至每个fn同时提供与全因子图上的mpa类似的性能。以下将仅在子图而不是全因子图上运行的mpa称为集群mpa(clusteredmpa，cmpa)。子图被选择成使得连接至每个fn的分支的数目减小至预定数目。预定数目的分支由对mpa的约束来确定。为此，首先考虑所有可能集群的列表。例如，在图2中，如果连接至每个fn(y1-y4)的分支的数目限于两个，则限定总计八十一个集群。也就是说，因为三个分支连接至每个fn，并且期望从每个fn移除一个分支，因此对于移除连接至每个fn的一个分支而言存在三种选择。在本示例中，存在四个fn，因此对于构建其中连接至每个fn(y1-y4)的分支的数目为2的子图存在总计3⁴(即，八十一)个不同的选择。

在针对选定数目的层和音调建立基础因子图的情况下，确定/选择用于提供与全因子图类似性能的一组子图。图3示出了用于缩小用于计算的适当子图的列表的示例性而非穷尽步骤的流程图。用于缩小子图列表的处理700可以包括步骤702，在步骤702中选择以下子图，所述子图具有包含在子图中的最短周期的最大长度。这样的子图可以说是最大化围长。在步骤704处，可以选择包括所有vn的子图。申请人通过实验和仿真发现，选择排除了一个或更多个vn的子图导致性能下降，从而指示期望包括具有所有vn的子图。在图4中示出了排除了一个vn的子图的示例，其中，vnx2被排除。在步骤706处，可以选择具有一些对称结构的子图。申请人通过实验和仿真发现，子图的对称结构导致对于不同层的更统一的性能。应当理解的是，图3仅是说明性的而非穷尽的，本领域普通技术人员应理解在不脱离本发明的范围的情况下的用于缩小用于mpa计算的适当子图的列表的其他步骤或技术。

一般地，可以生成用于不同数目的vn和fn(即层和音调)的因子图，并且可以离线(例如，在使用图3的原理的计算机工作站中)仿真/选择用于每个的最优子图并且将其存储在接收设备诸如手持设备或基站的查找表中，用于在解码时使用。

在接收设备中，集群mpa(clustermpa，cmpa)在可以被存储在存储器中的每个选择的子图上运行。cmpa类似于图1所描绘的mpa，不同之处在于在子图中的虚线(已移除)分支上进行单向信息流动。更具体地，像常规mpa那样从vn至fn传递信息，但在虚线分支上不从fn至vn传递信息。这意味着，vn处的运算与在常规mpa中一样，但是，fn处的运算被减少至仅实线分支并且虚线分支被忽略。相比于fn，vn处的计算复杂度低得多，并且在dv＝2(即两个分支连接至每个vn)的情况下，vn对概率进行归一化，并且将经归一化的概率转发至连接的fn。

然而，减少fn处的分支，成数量级地降低了fn处的计算复杂度——降低了解码复杂度，因此减小了延时、成本和接收器功耗。根据从虚线分支传递的信息对指数项进行加权。对于图2中所描绘的子图，fn1处的运算可以写为：

其中：exp(.)是e的指数函数(e^x)的简写——其中e为近似等于2.718281828的常数，以及xm表示第m个星座点，m＝1，...，m，f(x2，xm)表示从得到的加权exp(.)函数。

cmpa针对每个子图运行，并且基于预先确定的顺序在后续的子图上继续运行。这被称为子图旋转。从在之前子图上运行的mpa获得的vn概率用作cmpa将在其上运行的下一子图的先验概率。此过程继续进行达预定数目的旋转周期或直至概率收敛。

类似于在常规mpa中使用的，cmpa提前终止机制也可以基于预先限定的收敛度量针对子图中的任何子图来实现。此外，还可以针对足够小的项跳过不必要的计算。

执行链路级仿真以评估与理想mpa相比cmpa的性能。仿真器例如但不限于来自马萨诸塞州，内蒂克，3applehilldrive的mathworks有限公司的被用于仿真。为此，考虑使用cmpa的scma检测和lds检测二者。对于cmpa，假设所有选择的子图包括连接至每个fn的两个分支。下面的表1给出了用于lds情境的仿真参数。

使用cmpa在下行链路中的lds检测的性能估计的仿真假设

表1

对于cmpa，假设十五个子图。基于图3中描绘的处理选择子图。在每次迭代之后执行子图旋转。还启用提前终止。

图5示出了在下行链路(downlink，dl)中的lds下与理想mpa相比cmpa的误块率(blockerrorratio，bler)性能。从图5可以看到，在dl中的lds检测下cmpa以可忽略的性能损失实现了理想mpa的类似性能。

在下面的表2中给出了用于scma情境的仿真参数。

表2

对于cmpa，假设十五个子图。基于图3中描绘的处理选择子图。在每次迭代之后执行子图旋转。还启用提前终止。

图6示出了在上行链路(uplink，ul)中的scma下与理想mpa相比cmpa的bler性能。如图6所示，在ul中的scma检测下cmpa在基本没有性能损失的情况下实现了理想mpa的类似性能。

scma/lds检测的复杂度的来源是：

1)每个mpa迭代的计算复杂度；

2)为了使概率收敛而需要的(内部)mpa迭代次数；以及，

3)所需的外循环迭代次数。

申请人通过实验和仿真发现，cmpa并不意味着在所需(内部)mpa迭代次数或所需外循环迭代次数方面的任何实质性变化(参见图12)。因此，仅考虑cmpa在每个mpa迭代的计算复杂度方面的复杂度。

在常规mpa中，每个mpa迭代的复杂度的来源是vn和fn处的计算复杂度。vn处的计算复杂度包括加法和乘法。这种复杂度对于cmpa和mpa是相同的，因为vn的功能基本上不改变。然而，与fn复杂度相比，vn复杂度是可以忽略的。因此，vn复杂度被忽略，并且仅考虑fn复杂度。

fn处的计算复杂度包括加法、乘法和exp(.)计算(回想exp(.)是e的指数函数(e^x)的简写，其中e是近似等于2.718281828的常数。对于整个scma/lds解码执行exp(.)计算一次。

假设在每个fn处，针对没有从fn传递信息存在的虚线分支的数目为其中df表示连接至每个fn的分支的总数，n表示fn的数目(即，扩频因子)，以及m是星座点的大小。加法、乘法和exp(.)计算的次数可以从下式获得：

在另一实施方式中，通过使用max-logmap(mlm)而不是计算公式(1)的和来简化mpa实现。这通过计算公式(1)的log(.)并由这些项的max(.)近似exp(.)项的和的对数来实现。这将乘法转换为加法以及将exp(.)计算转换为max(.)运算。因此，

下面的表3和表4比较了在原始算法的四点scma星座和八点scma星座下与mpa相比cmpa的复杂度降低以及在mpa的max-logmap实现的四点scma星座和八点scma星座下与mpa相比cmpa的复杂度降低。假设所有选择的子图包括连接至每个fn的两个分支，即总复杂度对于常规实现被限定为nadd+3nmul+10nexp，以及对于mpa的max-logmap实现被限定为

原始实现下与mpa相比cmpa的复杂度降低

表3

max-logmap实现下与mpa相比cmpa的复杂度降低

表4

在替选复杂度降低scma/lds检测系统和方法中，预先选择用于计算exp(.)函数(或欧氏距离)的组合，使得与全exp(.)计算相比实现基本相似的性能。

参看fnn处的exp(.)项：

选择其中项足够大的的组合以在fn处的进一步计算下考虑这些组合。以下被称为“selexp”的处理在不需要针对所有组合计算的情况下识别足够大以加以考虑的这些组合。因为跳过了非有用组合的计算，所以selexp的复杂度减小线性地降低fn处的运算复杂度。

距离项被分解为两项，即一项是项hk，nxk(由表示)以及其余项：

现在针对单接收器天线情况描述selexp，即hk，n是复数标量。exp(.)项被写为：

其中xr表示“参考”星座点，

现在参考图7，其示出了作为参考星座点xr的旋转版本的scma码本在scma的每个维度上的投影。应当注意，对于lds，φx＝0。

通过对缩放的参考星座点中的每一个的区域进行限定来识别量化区域。最简单的区域是矩形区域。例如，对于qpsk调制，可以如下限定区域：

参数th控制区域的大小，并因此控制算法的复杂度降低百分比。th越小，则复杂度降低的越多。在图8中描绘了这些区域。

通过对于所有组合计算上述公式(8)中的项a来确定有用组合。这些项由ac表示，其中对于应当计算exp(.)的由表示的每个项ac的有用组合从下式获得：

如果上述集合为空，则对的特定组合不计算exp(.)。对于图8中所示的示例，

●如果ac落在虚线区域中，则对所有组合计算exp(.)。

●如果ac落在未填充区域中，则对相应的两个点计算exp(.)。

●如果ac落在阴影区域中，则对相应的点计算exp(.)。

●否则，不计算exp(.)。

针对用于识别在多个接收天线下应当计算exp(.)的有用组合存在两种解决方案。

解决方案1：u(t)，t＝1，...，nr被表示为在第t个接收天线上计算exp(.)项的组合集。计算exp(.)项的最后一组组合被限定为所有接收天线上的u(t)的交集，即

解决方案2：在所有天线上的接收信号的最大比率组合遵循随后的处理以找到应该计算的exp(.)项的组合集。更精确地，公式(8)中的项a可以从下式计算：

缩放的参考星座点被限定为其余方法与单天线接收器情况相同。

所公开的处理对于连接至fn的所有vn中的任何任意选择的k^*适用。通过选择最佳选择的k^*来进一步优化该处理。一个选项是选择具有最大||hk，n||的k^*，即，k^*＝argmaxk||hk，n||，这使得扩展的参考星座点的点之间的最小距离最大化，因此，更有效地选择有用组合。

链路级仿真结果示出了selex方法的性能和复杂度。复杂度被限定为由组合的总数归一化的计算exp(.)的组合的平均数。根据公式(9)，复杂度降低百分比(crp)由下式计算：

其中表示x的平均。由于该方法适用于u情况l和dl情况两者，因此介绍dl的bler仿真结果。仿真参数总结在下表5中。

dl中的selexp2性能估计的仿真参数

表5

现在参考图9，图9示出了selexp和理想mpa在优化参数下的bler比较。bler结果是针对th的优化值给出的，使得实现性能与复杂度之间的最佳权衡。在复杂度降低百分比为63％的情况下下基本上获得全mpa的性能。

scma相对于lds的优点之一是码字在不同音调上的投影的数目可以小于星座点的数目。可以从所提出的scma码本中的一些码本中看出该属性。例如，图10示出了对于t1003的该情况，其中每个音调上的投影点的数目是三个(而不是四个)。较低数目的投影导致较低数目的exp(.)计算。然而，全mpa在fn处的运算中不利用该属性。

因此，在另一替代手段中，接收器使用在每个音调上的投影点的数目小于星座点的数目(scma码本的属性)的事实同时以低得多的复杂度实现与全mpa类似的性能来执行修改的mpa。

vnk的码字在音调n上的投影由集合表示，其中表示vnk的第m个码字在音调n上的投影，并假设该向量中的一些元素相同。tk，n表示为与pk，n即中的重复投影点对应的索引。fnn处的操作被表示为：

为了更好地理解具有用于投影点集减少的mpa(以下称为“projmpa”)的手段，进行两个观察。

fn处的计算：考虑vnm^*∈v(n)\k。公式(11)的右手侧可以表示为：

参看第一项，不取决于m^*，并且被视为与m^*有关的常数项，并且项对于的所有值相同。

因此，第一项被表示为：

换言之，从fn的角度来看，tk，n中的码字索引被认为是具有等于tk，n中的码字的概率的总和的概率的单个码字。

从fn至vn传递信息：考虑对于i，j∈tk，n要从fnn传递到vnk的概率和

这与相同。因此，从fn传递到vn的输出概率对于tk，n中的所有索引是相同的。

根据以上观察，提供以下四步projmpa算法。1)vn处的运算与常规mpa相同。2)当将信息从vnk传递到fnn时存在附加步骤，其将概率向量从大小m收缩到大小m-|tk，n|+1。这通过移除tk，n中除了一个索引之外的所有索引并将该元素的概率设置为tk，n中的索引的概率的和来实现。这意味着在fnn处看到的概率空间是(m-|tk，n|+1)维而不是m维。3)由于概率向量大小为m-|tk，n|+1而不是m，所以fn处的运算复杂度明显降低。4)由于fnn处的概率空间为(m-|tk，n|+1)维，而vnk处的概率空间是m维，因此需要扩展要从fn传递到vn的概率向量。这通过将重复分量的概率值除以|tk，n|，并将该值分配给|tk，n|中的所有索引来实现。这是将信息从vnk传递到fnn的运算的逆运算。

与常规mpa相比，projmpa算法具有两个附加步骤。然而，步骤2和步骤4的复杂度非常低(一个乘法和几个加法)，同时由于概率向量的较小尺寸，步骤3(fn处的计算)的复杂度明显降低。

申请人执行了链路级仿真以估计与理想mpa相比projmpa的性能并验证上述分析的有效性。考虑t1008的八点码本，其在每个音调上具有五个投影点。仿真设置的细节在下表6中给出：

projmpa的性能估计的仿真假设

表6

图11示出了在ul中的scmat1008下与理想mpa相比projmpa的bler性能。从图11可以看到，projmpa实现了与理想mpa基本相同的性能。

使用与上述相同的符号，df表示连接至每个fn的分支的总数，n表示fn的数目(扩频因子)，以及m是星座点的大小，mp表示每个音调上的投影点的数目(为了简单起见，假设该数目对于所有fn而言相同)。

projmpa算法的加法、乘法和exp(.)计算的次数可以从下式获得：

类似于mpa，也可以针对projmpa实现将乘法转换为加法以及将exp(.)计算转换为max(.)运算的max-logmap(mlm)。因此，有：

下面的表7和表8比较了在原始算法的四点scma星座和八点scma星座(分别为t1003和t1008)下与mpa相比projmpa的复杂度降低以及在projmpa的max-logmap实现的四点scma星座和八点scma星座(分别为t1003和t1008)下与mpa相比projmpa的复杂度降低。总复杂度对于常规实现被限定为nadd+3nmul+10nexp，以及对于max-logmap实现被限定为

原始实现下与mpa相比projmpa的复杂度降低

表7

max-logmap实现下与mpa相比projmpa的复杂度降低

表8

projmpa在码本设计中提供了另一维度，该维度是每个音调的投影数目。投影数目越少，接收器复杂度越低。即使在常规mpa实现下，较少数目的投影由于exp(.)计算的数目减少而导致较小的复杂度。例如，与每个音调具有八个投影的码本相比，t1008的exp(.)计算的次数大约减少76％。

现在参考图12，图12示出了使用实施本公开内容的原理的检测器702的scma/lds-ofdm系统700的示例性框图。scma/lds-ofdm系统700具有向基站传输数据的一组用户(用户1...用户k)。来自每个用户的数据是由编码映射模块7011……编码映射模块701k编码和映射的前向纠错(forwarderrorcorrection，fec)。频带被划分为一组子信道(子载波/音调)。来自映射模块7011……映射模块701k的数据流通过scma/lds扩频器s1……scma/lds扩频器sk704与scma/lds签名相乘。数据符号由ofdm调制模块706通过不同的子载波传输，该ofdm调制模块706执行串行到并行转换708、快速傅里叶逆变换(inversefastfouriertransform，ifft)710、在保护间隔(guardinterval，gi)中相加712，并将数据从并行流转换成串行流714。来自用户1……用户k的每个生成的码片通过ofdm系统无线信道1……无线信道k的子载波传输。

接收器715接收所接收的具有加性白高斯噪声(additivewhitegaussiannoise，awgn)的信号。ofdm解调制模块716移除保护间隔(guardinterval，gi)718，将数据流从串行转换为并行720，并对数据执行快速傅立叶变换(fft)722。scma/lds检测器模块702从快速傅里叶变换(fft)722输出接收数据。scma/lds检测器模块702的输出耦合到fec解码器7241……fec解码器724k。fec解码器7241……fec解码器724k的输出可以馈送回至scma/lds检测器模块702以实现mpa外循环检测。

现在参考图13，图13示出了用于实施本公开内容的原理的系统的示例性框图。

处理模块600优选地使用数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、通用处理器、软件或其组合来执行无线基带功能。用于对输入信号和输出信号进行调制和解调制的算法可以使用各种方法包括但不限于：中间件，例如通用对象请求代理体系结构(commonobjectrequestbrokerarchitecture，corba)；或虚拟无线机，其功能类似于java虚拟机。根据本公开内容的原理，处理模块600执行以多载波多址接入码方法进行低复杂度检测的方法。

一个或更多个天线602提供增益和方向特性以使干扰、多径和噪声最小化。

rf信号由一个或更多个天线602拾取，使用低噪声放大器(lownoiseamplifier，lna)滤波、放大，并由灵活的rf硬件604使用本地振荡器(localoscillator，lo)下变频到基带(或if)。进入信号使用模数转换器(analogtodigitalconverter，adc)606进行数字化。类似地，出去数字信号由数模转换器(digitaltoanalogconverter，dac)606转换为模拟信号。数字滤波(信道化)和采样率转换由模块608提供以将adc606的输出对接至处理模块600。类似地，模块608提供数字滤波和采样率转换，以将用于创建调制波形的处理模块600对接至数模转换器606。

虽然本公开内容描述了某些实施方式和一般相关的方法，但是这些实施方式和方法的变型和置换对于本领域技术人员将是明显的。因此，示例实施方式的上述描述不限定或约束本公开内容。在不脱离由所附权利要求书限定的本公开内容的精神和范围的情况下，其他改变、替换和变型也是可行的。