首屆5G算法創(chuàng)新大賽：SCMA賽事評述

　　多址接入是無線通信物理層最核心的技術之一，它使得無線基站能區(qū)分且同時服務多個終端用戶，并使得相互干擾(多址干擾)最小。現(xiàn)有系統(tǒng)大多采用正交多址接入方式，即多個用戶通過在不同維度上(頻分、時分、碼分等)正交劃分資源來接入，如目前4G系統(tǒng)中采用的OFDMA多址技術就是其中之一。

　　正交多址技術由于其可容納的接入用戶數(shù)與正交資源成正比，而正交資源數(shù)量受限于正交性要求，因此不能滿足未來5G時代廣域連續(xù)覆蓋，熱點高容量、海量連接、低延時接入等的業(yè)務需求。于是，非正交多址接入就成為當下備受矚目的5G多址接入的研究重點。SCMA(Sparse Code Multiple Access)稀疏碼多址接入就是應5G萬物互聯(lián)的需求而設計的一種非正交多址技術。

　　圖1:SCMA非正交擴頻疊加示意圖

　　SCMA，在發(fā)送端將編碼比特直接映射為復數(shù)域多維碼字，不同用戶的碼字在相同的資源塊上以稀疏的擴頻方式非正交疊加，如圖1所示;在接收端則利用稀疏性進行低復雜度的多用戶聯(lián)合檢測，并結合信道譯碼完成多用戶的比特串恢復。由于非正交疊加的碼字個數(shù)可以成倍大于使用的資源塊個數(shù)，因此相比4G的OFDMA技術，SCMA可以實現(xiàn)在同等資源數(shù)量條件下，同時服務更多用戶，從而有效提升系統(tǒng)整體容量。已有研究成果表明：與4G LTE相比，采用SCMA的下行小區(qū)邊緣用戶傳輸速率可以有效提升近35%，而當SCMA與MU-MIMO結合時，可獲得更高的下行系統(tǒng)吞吐量增益;對于上行鏈路，SCMA用戶接入能力則可達LTE系統(tǒng)的3倍以上。

　　本次5G算法創(chuàng)新大賽，給廣大學子們提供了一個絕佳的理論研究與實現(xiàn)相結合平臺，希望在這5G研究的時代里，同學們能夠積極思考和探索各種方法，并親自動手去設計和實現(xiàn)這些潛在的5G算法。預知大賽詳情，請登錄http://www.innovateasia.com/5g/。

　　作為首屆5G算法創(chuàng)新大賽評委，我通過此次大賽初評和答辯，欣喜地看到了中國無線通信年輕學人的高昂參與激情和可貴創(chuàng)新精神。此次5G算法創(chuàng)新大賽，各校參與度之廣、作品水平之高、學生基礎之好，大大超出了組織者和評委們的預期。在答辯過程中，許多同學的報告和回答思路清晰，表現(xiàn)出強烈的自信、迸發(fā)出創(chuàng)新的火花、釋放出團隊協(xié)同的精神。在SCMA小組，我們看到一些團隊在參賽之前對SCMA算法并不十分熟悉，但憑借著勇于拼搏的精神和對5G技術強烈的探索欲望，加班加點，最后依然交出了不錯的仿真結果和FPGA實現(xiàn)方案。并有不少團隊充分發(fā)揚了年輕人敢于挑戰(zhàn)與創(chuàng)新的精神，積極計算和提出降低算法復雜度的算法設計和FPGA實現(xiàn)方法，例如：基于概率計算的降復雜度方法、基于門限值的低復雜度MPA算法、新穎低開銷SC-MPA接收機結構、減小歐氏距離搜索空間方法，等等。在此，我有理由期待同學們在復賽階段的更精彩表現(xiàn)!