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非正交多址接入的关键技术研究
摘要:从负载能力、接收机复杂度、编码方式等方面对比了3种典型的非正交多址接入技术,并通过仿真验证了其传输可靠性。仿真结果显示:稀疏编码多址接入具有最好的误码性能,而多用户共享接入和图样分割多址接入的误码性能相似。此外,还指出了NOMA技术的未来研究方向。
关键词: NOMA;SCMA;MUSA;PDMA
Abstract:In this paper, three dominant non-orthogonal multiple access schemes pared, including sparse code multiple access , multi-user shared access and pattern division multiple access . And the transmission reliability of NOMA schemes are corroborated through the simulation experiments. It shows that SCMA outperforms the other schemes in terms of bit error rate while MUSA and PDMA achieve almost the same BER results. Moreover, the future research direction of NOMA is also pointed out in the end.
Key words:NOMA; SCMA; MUSA; PDMA
移动互联网、社交网络和物联网的蓬勃发展,对未来移动网络提出了更高的需求。爆发式增长的数据流量给有限的频谱资源带来了极大的挑战;同时,随着物联网的快速发展,第5代移动通信急需解决海量终端同时可靠接入的问题。
为提高无线通信系统的用户容量/数量,一个常规办法是增加系统的资源,如更多的频谱资源、更大的发射功率资源、更密集的小区数目和更多的传输天线等空间维度的资源。但因频谱资源稀缺,低无线辐射要求,小区站址有限且难以增加,以及天线物理实现复杂等而面临严峻挑战。另一个方法则是从多址接入技术入手,通过优化现有多用户分享资源的方式获得系统可同时支持用户数量的提升。多址接入技术在无线通信领域具有至关重要的研究意义,其技术手段随着通信产业的发展而不断更新换代。目前多址接入技术分为正交多址和非正交多址两类。常用的频分多址、时分多址等OMA方案可以保证不同用户信号间严格的正交性,避免多址干扰。但是正交方案也存在频谱效率偏低的劣势,虽然正交方案中的正交频分多址技术可以利用重叠子载波的方法提高频谱效率,其依然很难达到最大香农容量界,需要通过在相同的时频资源上给不同用户分配非正交的波形来达到更大的容量[1]。结合先进的多用户检测技术,NOMA可以在有效提高频谱效率的同时,容纳更多的接入用户。
近年来的NOMA接入技术在理论研究和实现技术等方面不断前进,取得了一些阶段性成果。大部分都集中在稀疏扩频码分多址[2]、稀疏编码多址技术[3-6]、多用户共享接入[7]、图样分割多址接入[8-11]等技术研究。NOMA接入技术由于可支持用户数量远大于以往码分多址这类OMA技术的用户