非正交多址接入技术

53 阅读 0 评论 35 点赞

我是靠谱客的博主结实玉米，最近开发中收集的这篇文章主要介绍非正交多址接入技术，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

非正交多址接入技术

一、多址技术的发展

对于蜂窝移动通信系统，多址接入技术具有重要作用，是一个系统信号的基础性传输方式。传统的正交多址方案，如用户在频率上分开的频分多址(FDMA)，用户在时间上分开的时分多址(TDMA)，用户通过正交的码道分开的码分多址(CDMA) 和用户通过正交的子载波的正交频分多址接入(OFDMA).

在3G系统中采用了非正交技术----直接序列码分多址 (DS-CDMA)技术。由于直接序列码分多址技术的非正交特性，系统需要采用快速功率控制(FTPC) 来解决手机和小区之间的远近问题。

在4G系统中采用正交频分多址(OFDM)技术，OFDM不但可以克服多径干扰问题，而且和MIMO技术结合应用，可以极大地提高系统速率。

由于多用户正交，手机和小区之间就不存在远近问题，系统将不再需要快速功率控制，转而采用自适应编码(AMC)的方法来实现链路自适应。但是，传统的正交多路接入技术由于较低的频谱利用率，不能满足5G的性能。

5G不仅要大幅度提升系统的频谱效率，而且还要具备支持海量设备连接的能力，此外，在简化系统设计及信令流程方面也提出了很高的要求，这些都将对现有的正交多址技术形成严峻挑战。非正交多址技术(NOMA)的提出，改变了原来在功率域由单一用户独占资源的策略，提出功率也可以由多个用户共享的思路，在接收端系统可以采用干扰消除技术将不同用户区分开来。

二、非正交多址接入技术的特点

NOMA实现的是重新应用3G时代的非正交多用户复用原理，并使其融合到现在的OFDM技术之中。从2G、3G到4G，多用户复用多址技术主要集中于对时域、频域、码域的研究，而NOMA在OFDM的基础上增加了一个维度一功率域。新增的功率域可以利用每个用户不同的路径损耗来实现多用户复用。

要实现多用户在功率域的复用，需要在接收端加装一个串行干扰抵消(SIC) 模块，通过这一干扰消除器，加上信道编码，如低密度奇偶校验码(LDPC)等，就可以在接收端区分出不同用户的信号。

NOMA可以利用不同的路径损耗的差异来对多路发射信号进行叠加，从而提高信号增益。

NOMA的另一个优点是，无须知道每个信道的CSI，从而有望在高速移动场景下获得更好的性能。

在传统的多址接入技术中，为了获得足够高的系统用户吞吐量，必须限制信道状况差的用户所分得的带宽。在实际通信系统中，系统总用户吞吐量和边缘用户吞吐量同样重要。因此，通过将功率分配与非正交多址技术相结合，可以提高用户之间的公平性。

三、NOMA的原理

非正交多址技术NOMA的基本原理如图所示。

非正交多址技术NOMA是一种功分多址的方案，与正交多址技术通过频域或码域上的调度实现分集增益不同，非正交多址技术NOMA则通过将不同信道增益情况下多个用户在功率域上的叠加获得复用增益。

在发送端，不同发送功率的信号在频率完全复用，仅通过功率来区分;在接收端，基于不同的信道增益，通过串行干扰抵消算法依次解出所有用户的信号。

在用户端，通过串行干扰抵消算法依次解出所有用户的发送信号。最优的解码顺序应该为用户接收信号的信干噪比的降序。在没有差错传播的理想情况下，每个用户都可以准确地解出已经发送的信号。

此外，与传统正交多址技术(如OFDM)相比，NOMA的用户复用将不再强依赖于衰落信道下瞬时频选发射机的相关信息，如信道质量指标(CQI)或CSI,而这些信息都需要用户端对基站进行反馈。因此，在实际应用中，NOMA相较于OFDM，可以对用户端进行的信道相关信息反馈的延迟或误差具有更低的敏感度，系统也因此具有更稳健的性能。