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5G:非正交多址接入(NOMA)与串行干扰删除(SIC)

发布时间:2019-07-13 00:08 来源:未知 编辑:admin

  在频谱资源紧缺的今天,作为一项潜在的5G关键技术,能很好地提高频谱效率的非正交多址接入(NOMA)越来越受到人们的关注。NOMA的基本思想是在发送端采用非正交传输,主动引入干扰信息,在接收端通过串行干扰删除(SIC)实现正确解调。虽然采用SIC接收机会提高设计接收机的复杂度,但是可以很好地提高频谱效率,NOMA的本质即为通过提高接收机的复杂度来换取良好的频谱效率。

  作为一项多用户检测技术,SIC早在第三代移动通信技术(CDMA)中被采用。SIC在性能上与传统检测器相比有较大提高,而且在硬件上改动不大,从而易于实现。串行干扰删除(SIC)的基本原理是逐步减去最大信号功率用户的干扰,SIC 检测器在接收信号中对多个用户逐个进行数据判决,判决出一个用户就同时减去该用户信号造成的多址干扰(MAI),按照信号功率大小的顺序来进行操作,功率较大信号先进行操作。这样一直进行循环操作,直至消除所有的多址干扰为止。

  SIC 检测器的每一级只检测一个信号,因此 K 个用户就需要 K 级判决。各用户的操作顺序是根据其功率值排列进行的,功率越大的信号越先处理,因为最强的用户越容易捕获。每级输出的是功率最大用户的数据判决和去除该用户造成的 MAI 以后的接收信号,这样可以将多址干扰降到最低,并且信号越弱获益越大,大大增加了检测的可靠性。多级结构将上一级的输出信号作为下一级的输入信号,重复“检测、估计、检测……”的循环操作,逐步消除接收信号中的多址干扰。SIC检测器的结构框图如图1所示。

  其中,x(i)(i=1,2,3)分别代表3个用户信号,其中,信号功率x(1)x(2)x(3),为了简单起见。在接收端,接收信号

  其中,h(i)是信道系数,w(i)是信道高斯白噪声和小区干扰。则SIC接收机解调3个用户过程如下图2所示:

  在第一级检测之前,先要将接收信号按照信号功率大小进行排序,这里由于x(3)信号功率最强,先要对x(3)进行判决,输出x(3)。然后恢复出对x(3)的信号估计值,从接收信号中减去x(3)的估计值,得到x(1)+x(2),然后将h(2)(x(1)+x(2))+w(2)作为下一级输入。按照功率顺序依次执行相同的操作,最后先后输出x(2)和x(1),完成对所有的用户信号检测。

  在SIC信号检测过程中,很重要的一点是用户检测检测顺序。这里进行排序是根据用户的信号功率来进行的。在NOMA中,发送端会采用功率复用技术对不同的用户进行功率分配。通常,信道增益高的用户会少分配一些功率资源,而信道增益低的用户会多分配一些功率资源。到达接收端后,每个用户的信号功率会不一样,SIC接收机根据用户的信号功率进行排序,依次对不同的进行解调,同时达到区分用户的目的。

  虽然,SIC技术有很好的信号检测性能,但要在NOMA中采用,有3个问题。首先,相对于传统的SIC接收机,NOMA中采用的SIC接收机要更复杂,要求具备更强的信号处理能力;其次,从上述过程可知,根据信号功率排的用户顺序决定了最佳的接收效果,而在实际过程中,用户的功率是不断变化的,这就要求SIC接收机不断地对用户功率进行排序;再次,从SIC结构图中可以看出,每一级处理都会产生一定的时延,在现实多级处理过程中,产生的时延很大。前一个问题的解决有赖于未来芯片处理能力的提升,而后两个问题则需要对相关的处理算法进行进一步的研究。

  NOMA不同于传统的正交传输,在发送端采用非正交发送,主动引入干扰信息,在接收端通过串行干扰删除技术实现正确解调。与正交传输相比,接收机复杂度有所提升,但可以获得更高的频谱效率。非正交传输的基本思想是...博文来自:u012691948的专栏

  NOMA即非正交多址接入技术,是非常有希望的5G技术。其优点是可以提高频谱效率(rate/bandwigth)和接入量,这恰好符合了即将到来的5G时代的爆炸性的数据增长和接入需求,因此吸引了众多研究者...博文来自:ch128228的博客

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  就是应5G需求设计产生的一种非正交多址技术,较好的学习代码,帮助理解SCMA原理。

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