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为了满足第五代移动通信(The Fifth Generation of Mobile Communication Systems,5G)广连接、低时延和高频谱效率的场景需求,非正交多址(NonOrthogonal Multiple Access,NOMA)作为一种关键技术逐渐得到人们的认可和研究。在各种非正交多址方案中,稀疏码多址(Sparse Code Multiple Access,SCMA)依靠其特有的稀疏码本而具有高过载和高吞吐的能力,成为研究热点之一。然而对于上行SCMA系统来说,免授权机制还是不够成熟,本文旨在通过对竞争传输单元(Contention Transmission Unit,CTU)[1]分配策略、码本分配策略及消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)的研究,来优化上行免授权SCMA系统的丢包率性能及译码性能。首先,本文对5G中上行SCMA系统中链路级和系统级国内外的研究现状进行讨论分析。然后分析了上行SCMA的基本模型,对其免授权原理进行阐述说明;然后分别对SCMA码本设计及上行免授权多用户检测技术进行展开说明并给出仿真分析。然后,本文首先说明了用户、CTU及码本这三种上行资源之间相互的关系。在此基础上,对上行SCMA系统由于CTU冲突而产生的丢包率进行了推导;并以最小丢包率为目标函数,设计出了一种迭代启发式的基于活跃度的CTU分配策略,将NP-hard问题转化为可解问题;仿真分析表明此方法能够大大降低丢包率。然后基于此CTU分配结果,对上行SCMA系统的码本上平均渐进复杂度进行了推导;并以最小平均渐进复杂度为目标,设计出了基于活跃度的码本分配策略,将不可解非线性整数规划问题转化为可解的二次0-1规划问题。最后,针对上行免授权系统中码本冲突可以承受却无法避免的问题,首先提出码本冲突下的串行译码算法;相比于理想的无码本冲突的译码算法,码本冲突的情况会对MPA的收敛性产生巨大的影响,所以引入外部信息转移(EXtrinsic Information Transfer,EXIT)图来探讨收敛性问题;然后基于外部信息转移图得出的结论,利用译码算法中码字信息的置信度,完成码本冲突下的串行译码算法的优化设计。几乎在不影响译码性能和收敛性的情况下降低译码的复杂度。