5G無線電接入還是基于OFDM的波形，而且具有非正交波形和多址功能。

非正交多址方法以更大的靈活性和魯棒性以及對大量連接的適應(yīng)性有效地支持更高的容量。這些屬性有助于為eMBB服務(wù)提供更好的用戶體驗(yàn)，甚至可以與其他業(yè)務(wù)類型以及為5G（如mMTC和URLLC服務(wù)）確定的其他用例混合使用。

關(guān)于非正交多址方案，有一種叫稀疏碼多址（SCMA： Sparse Code Multiple Access）的技術(shù)。

SCMA簡介

圖1說明了SCMA的基本系統(tǒng)模型，其中數(shù)據(jù)流的編碼比特直接映射到基于多維星座構(gòu)建的碼本中的碼字。如圖1所示，SCMA實(shí)現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)將類似于LTE傳輸模型，但關(guān)鍵區(qū)別在于調(diào)制和擴(kuò)頻的聯(lián)合設(shè)計(jì)。SCMA利用低密度擴(kuò)頻，該擴(kuò)頻已在CDMA中的LDS（low density signature）技術(shù)中使用，下文稱為稀疏擴(kuò)頻。圖1所示的模型可用于上行和下行。

為便于說明，SCMA映射和多址過程解釋如下：

a） 碼本映射

SCMA將具有類似于LTE的層映射，即可以將一個(gè)或多個(gè)SCMA層分配給用戶/數(shù)據(jù)流。不同之處在于，在每個(gè)SCMA層，SCMA還將進(jìn)行從信息比特到碼字的映射，即，SCMA調(diào)制器將輸入比特映射到從特定層的SCMA碼本中選擇的復(fù)雜多維碼字。SCMA碼字是稀疏的，即它們的條目中只有少數(shù)是非零的，其余的是零。與SCMA層相對應(yīng)的所有SCMA碼字都具有非零條目的唯一位置，為簡單起見稱為稀疏模式。

圖2顯示了一個(gè)包含用于傳輸6個(gè)數(shù)據(jù)層的6個(gè)碼本的碼本集的示例?？梢钥闯觯總€(gè)碼本都有8個(gè)多維復(fù)雜碼字，分別對應(yīng)于8個(gè)星座點(diǎn)。每個(gè)碼字的長度為4，與擴(kuò)展長度相同。在傳輸時(shí)，基于輸入比特序列選擇每個(gè)層的碼字。在下行中，如圖2所示，來自不同層的碼字在OFDM調(diào)制器之前被組合。在上行中，對于單層UE傳輸，每個(gè)SCMA碼字首先被饋送到OFDM調(diào)制器，導(dǎo)致來自不同用戶的多個(gè)獨(dú)立SCMA層的空中傳輸。

b） 多址接入流程

圖3顯示了6個(gè)用戶使用圖2所示的SCMA層特定碼本進(jìn)行多址接入的示例。每個(gè)用戶都被分配了一個(gè)SCMA碼本（在該示例中，用戶i使用layer i的碼本，i＝1，2，…，6）。在FEC編碼器（例如，turbo編碼器）之后，每個(gè)用戶的編碼比特根據(jù)其分配的碼本映射到SCMA碼字。SCMA碼字在OFDM音調(diào)上進(jìn)一步組合，并且符號按照SCMA塊來傳輸，類似于LTE中的資源塊概念。

使用SCMA的多址接入的主要特征可以總結(jié)如下：

• 碼域非正交信號疊加：它允許在每個(gè)資源元素（RE）上疊加來自不同用戶的多個(gè)符號。例如，在圖3中，在RE 1上，來自UE1、3和5的符號彼此重疊。每個(gè)RE上的疊加圖案可以靜態(tài)配置或半靜態(tài)配置。

• 稀疏擴(kuò)展：SCMA使用稀疏擴(kuò)展來減少符號沖突的數(shù)量。例如，在圖3中，來自不同UE的3個(gè)符號在每個(gè)RE上沖突，而不是6個(gè)（在非稀疏擴(kuò)展的情況下）。

• 多維調(diào)制：SCMA使用多維調(diào)制，而不是CDMA中的線性擴(kuò)展。

SCMA的特點(diǎn)是其碼本。碼本也是SCMA與其他非正交多址方案的區(qū)別。SCMA碼本的設(shè)計(jì)基于稀疏擴(kuò)展模式設(shè)計(jì)和多維調(diào)制設(shè)計(jì)的聯(lián)合優(yōu)化。通常，碼本設(shè)計(jì)的目的是在整個(gè)多維星座中的點(diǎn)之間提供良好的距離特性（歐幾里德或乘積），以最大化編碼/整形增益。

SCMA碼本的另一個(gè)特征是在每個(gè)RE上具有較少數(shù)量的投影點(diǎn)的可能性。這是由于碼本的多維性質(zhì)，允許兩個(gè)星座點(diǎn)在一些非零分量上碰撞，因?yàn)樗鼈內(nèi)匀豢梢栽谄渌橇惴至恐戏蛛x。下面的圖4顯示了一個(gè)例子，其中對應(yīng)于01和10的星座點(diǎn)在第一個(gè)色調(diào)上碰撞，但在第二個(gè)色調(diào)上分離，使得投影點(diǎn)的數(shù)量等于3而不是4。

對于上下行鏈路，編碼操作涉及用SCMA調(diào)制器替換QAM調(diào)制器，該調(diào)制器將編碼比特直接映射到來自標(biāo)準(zhǔn)化碼本的多維碼字。

解碼操作將現(xiàn)有LTE接收機(jī)的單用戶信道均衡和QAM解映射器替換為SCMA解調(diào)器，SCMA解調(diào)機(jī)聯(lián)合檢測疊加的數(shù)據(jù)層。由于SCMA碼本的稀疏性，可以采用低復(fù)雜度消息傳遞算法（MPA：message passing algorithm）來獲得具有合理復(fù)雜度的接近最大似然（ML：maximum likelihood）檢測性能。

通過上文中給出的所有這些特性，SCMA可以通過高容量、大規(guī)模連接、低開銷等方式使5G新無線傳輸受益。例如，在圖3中，擴(kuò)展長度4可以支持6個(gè)數(shù)據(jù)層，從而導(dǎo)致150%的過載系數(shù)。碼域擴(kuò)展中的稀疏性進(jìn)一步減少了層間干擾，使得在合理的接收機(jī)復(fù)雜度下可以容忍更多的符號沖突。此外，通過使用投影點(diǎn)數(shù)較少的SCMA碼本，多維調(diào)制提供了更節(jié)能的傳輸，并進(jìn)一步降低了復(fù)雜度。這使得SCMA成為一個(gè)重要組件，用于支持小的和零星到達(dá)的分組的低時(shí)延和低開銷的無授權(quán)傳輸。此外，SCMA可以很容易地適應(yīng)于提供開環(huán)多用戶復(fù)用，在單小區(qū)和多小區(qū)場景中都具有用戶的混合碼和功率域疊加，這提供了改進(jìn)的系統(tǒng)容量和統(tǒng)一的用戶體驗(yàn)，以及對干擾和信道老化的更大靈活性和魯棒性。