首屆5G算法創新大賽：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。現有系統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與正交資源成正比，而正交資源數量受限于正交性要求，因此不能滿足未來5G時代廣域連續覆蓋，熱點高容量、海量連接、低延時接入等的業務需求。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，在發送端將編碼比特直接映射為復數域多維碼字，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可以成倍大于使用的資源塊個數，因此相比4G的OFDMA技術，SCMA可以實現在同等資源數量條件下，同時服務更多用戶，從而有效提升系統整體容量。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吞吐量增益;對于上行鏈路，SCMA用戶接入能力則可達LTE系統的3倍以上。

　　本次5G算法創新大賽，給廣大學子們提供了一個絕佳的理論研究與實現相結合平臺，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新精神。此次5G算法創新大賽，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，表現出強烈的自信、迸發出創新的火花、釋放出團隊協同的精神。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實現方案。并有不少團隊充分發揚了年輕人敢于挑戰與創新的精神，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!