NOMA技术概述

发布人:红松小e 发布时间:2020-08-20 13:57:21

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( Direct Sequence CDMA,DS-C DMA)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( Fast Transmission Power Control,FTPC)来解决手机和小区之间的远近问题。

NOMA技术概述

 

在4G系统中采用正交频分多址(OFDM)这一正交技术,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AMC(自适应编码)的方法来实现链路自适应。正交多址接入有很多优势,如用户间因保持正交,多用户干扰相对较小,线性接收机实现也较为简单。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,而囯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岀了很高的要求,这些都将对现有的正交多址技术形成严峻挑战。在最新的5G新型多址技术硏究中,非正交多址技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)被正式提出。非正交多址技术NOMA最初由 DoCoMo提出,它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。
 

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、码域的硏究,而NOMA在OFDM的基础上增加了一个维度——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。实现多用户在功率域的复用,需要在接收端加装—个串行千扰抵消( Successive In terference Cancellation,SIC)模块,通过这一扰消除器,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。同时,NOMA能够让同—小区覆盖范围的所有移动设备都能获得最大的可接入带宽,解决由于 Massive MIMO连接带来的网络挑战。NOMA的另个优点是,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。
 

各种非正交多址接入技术均对频谱利用率及系统容量的提升有一定的增益,显示了NOMA相应的研究价值。对于单小区情况,由于远近效应的存在,小区边缘用户信道条件差,而距离基站较近的用户信道条件较好。若不采取任何措施,边缘小区的可达谏率和整个系统的可达谏率都将受到限制。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,将以功率分配与星座旋转相结合的功分多址为系统原型,以用户之间的公平性为准则,通过将功率分配与非正交多址技术相结合,提高用户之间的公平性。

红松