"本文主要探讨了5G无线通信中的一种关键技术——稀疏码多址接入（SCMA）系统的FPGA实现。通过理解无线通信多址接入的基础，设计了一个低复杂度的SCMA系统，利用Verilog语言在QuartusII和ModelSim平台上进行了设计、综合仿真和FPGA验证，验证了设计的可行性。SCMA系统的特点在于非正交叠加的码字能够在有限的资源块上服务更多用户，提高系统容量。文章中模拟了6个数据流在4个资源块上的情况，实现了150%的过载。发送端采用独立的码本进行编码，接收端则利用稀疏性进行低复杂度的多用户检测。文章还介绍了SCMA译码器的设计原理，包括最大联合后验概率检测和消息传递算法，后者是基于问题的分解和子问题的简单计算。"
5G无线通信技术在不断推进，稀疏码多址接入（SCMA）作为一种创新的多址接入方式，以其独特的非正交特性在5G网络中展现出巨大潜力。SCMA系统的核心在于通过稀疏扩频，使得用户数据在有限的频域资源上分布，降低接收端的复杂度。与传统的正交频分多址（OFDMA）技术相比，SCMA能够在相同的资源条件下支持更多的并发连接，从而显著提升系统容量。
在SCMA系统的设计中，FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为一种灵活且高效的硬件实现平台，被广泛用于验证和实现无线通信协议。在本文中，设计者使用可综合的Verilog语言在Altera的QuartusII开发环境中进行逻辑设计，并在ModelSim仿真工具下进行功能验证。这种方法使得SCMA系统的硬件实现成为可能，经过验证，该设计能够满足实际应用需求。
SCMA编码过程包括信道编码和码本映射两个步骤。信息比特首先经过编码，生成的编码比特随后映射到SCMA码字中，码字再以稀疏的方式分布在多个资源块上。这种码本设计和多维调制的联合优化策略确保了系统的高效运行。
接收端的处理则依赖于低复杂度的多用户联合检测，通常采用消息传递算法，它是一种近似最大似然比（ML）检测的高效方法。通过在图形模型上进行迭代计算，消息传递算法能估算出每个比特的后验概率，从而实现多用户的比特恢复。
本文深入探讨了5G环境下SCMA系统的FPGA实现，不仅展示了具体的硬件设计方案，还阐述了关键的SCMA译码器设计原理。这种低复杂度的实现方式对于5G网络的部署和优化具有重要的理论和实践价值，有助于推动5G通信技术的进一步发展。
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