NOMA技术研究及其在5G场景中的应用分析_唐超

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1、DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2015.10.013NOMA技术研究及其在5G场景中的应用分析*［唐超王茜竹］摘要面对频谱效率和系统容量等方面出现的新的需求，传统的多址方式已经不能满足，于是业内提出一种新的多址方式，即非正交多址接入（non-orthogonalmultipleaccess，NOMA）。对NOMA技术的基本原理进行了阐述，并介绍了在NOMA链路中用到的关键技术，包括脏纸编码（dirtypapercoding，DPC）、功率复用、串行干扰消除（serialinterferencecan

2、cellation，SIC），以及对其在5G（thefifthgenerationmobilecommunicationnetwork，5G）场景中的应用进行了分析，同时指出了NOMA技术应用存在的问题以及研究方向。新技术·新业务关键词：非正交多址接入脏纸编码功率复用串行干扰消除5G唐超重庆邮电大学信息与通信工程学院，硕士研究生，研究方向为移动通信技术。王茜竹重庆邮电大学信息与通信工程学院，硕士研究生导师，研究方向为信号处理、移动通信技术。0　前言率更快、容量更大的无线网络，其中系统容量在2020年2要提高1000倍/km，频谱

3、效率相比4G需要提升5～15随着智能终端的普及移动新业务的发展，无线网络[1]倍。面对新一代无线网络的需求，传统的多址技术已经各个应用领域的需求呈爆炸性增长，需要对现有的商用网难以满足，尤其是在系统吞吐量、用户速率体验等方面。络进行全面升级，于是新一代移动通信系统5G成为全球所以，业内提出在5G中采用新型多址接入技术，即非正移动通信领域研究的热点。5G定位于频谱效率更高、速交多址接入(NOMA)。NOMA可以很好地提高系统吞吐量*基金：5G移动通信系统总体技术研究（2014AA01A706）；国和频谱效率，而且还可以成倍地提升

4、系统设备接入量，在家重大专项-新一代宽带移动通信终端系统研究（2012ZX03001003-002）一些5G场景，比如上行密集场景和广覆盖多节点接入的592015.10·广东通信技术》新技术·新业务场景中，采用功率复用的NOMA较传统的正交接入有明下，在进行信道编码的时候先消除边信息对用户信号的干显的性能优势，更适合未来系统的部署。扰，即X=C-S，然后在传输的时候叠加上边信息，使得在接收端接收信号接近Y=X+N，从而达到消除干扰信息的1非正交多址NOMA技术简介　目的。边信号S随机信号N1.1NOMA技术[2]NOMA技术的

5、基本思想是在发送端采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过干扰用户信号C编码器++译码器接收信号CXY消除检测接收机实现正确解调。虽然，采用干扰消图2DPC编码原理图除检测技术的接收机复杂度有一定的提高，但是频谱效率和系统吞吐量等方面可以获得很大的提升。NOMA在NOMA发送端采用的DPC编码是一种基于叠加编码的的信道传输依然采用正交频分复用（OFDM）或者离散傅DPC编码技术，通过信道码和量化码来实现装箱原理，里叶变换正交频分复用（DFT-S-OFDM）技术[3]，只是其中用到的信道码可以是Turbo码或者是LDPC码

6、，结合一个子频带上时域频域资源不再是只分配给一个用户，在接收端采用适当的译码技术，可以让系统性能达到最佳。而是多个用户共享，以此来提高频谱效率和用户接入量。1.3功率复用技术新技术·新业务NOMA可以用于上行，也可以用于下行，图1为NOMA功率复用技术是指在发送端对多个用户进行功率分链路实现原理图。配，保证信号功率大小都不相同用以在接收端对各个用户用户调制进行区分，实现功率域的复用。为了保证信号AMC信道在小区边缘的用户接收到的信号质量，功功率叠加信号干扰消除检测用户编码分配信号接收SIC信号DPC率分配通常按照用户与基站之间

7、的信道增干扰用调制发送接收户信号AMC信号解调，译码[5]益来进行，即信道增益较低的用户会分叠加编码配较多的功率，而信道增益较高的用户会图1NOMA链路实现原理图在NOMA系统中，发送端信道编码将采用基于分配较少的功率。Turbo码或者低密度奇偶校验码（lowdensityparity功率复用技术是在传统的复用技术上新增加一个维checkcode，LDPC）的脏纸编码（dirtypapercoding，度，即功率域。在NOMA系统中，无论是在时域、码域，[6]DPC）技术，然后根据信道状态信息进行调制，在发送之还是在频域，都要

8、在功率域进行非正交的用户复用。前根据各个用户信道增益进行分配不同的功率来实现功率NOMA通过对在功率域有较大范围信道增益（如路径损耗）域的复用；接收端通过串行干扰消除根据功率大小顺序消差异的多个用户的发射信号进行叠加，来把多个用户的信除其他用户的干扰信号以完成信号检测。整个N