关于5G的非正交多址接入技术分析

5G技术创新将会出现在无线和网络两个层面,与传统方式不同的是,5G将不再以单一多址接入技术作为主要特征,其采用一组关键技术—非正交多址接入技术,内涵将更加宽泛。文章分析了当前5G研究中最热门的非正交多址接入技术、多用户共享接入技术和稀疏码多址接入技术3种非正交多址技术的本质思想,以及比较了它们各自的优势和存在的问题,并且在5G多址技术选取方面对3种非正交多址技术提出了选取依据。     

浅谈5G非正交多址接入技术的军事应用

伴随着5G时代的到来,非正交多址接入(NOMA)技术凭借着自身非正交的优势,在提升频谱效率的同时,大大增加用户连接数目,成为未来5G新型多址接入候选方案.文章分别介绍了不同军事通信场景中几种5G NOMA技术种类,并对其性能进行比较,并提出未来研究的发展趋势.     

面向5G的非正交多址接入技术

在频谱资源受限的情况下,非正交多址接入（non-orthogonal multiple access,NOMA）技术由于其良好的过载性能而受到广泛关注。首先,提出了基于复杂度受限的NOMA理论设计模型;接着,对目前主流的NOMA 技术方案进行了研究分析,并针对每种方案给出了其设计原理;进一步,设计了基于期望值传播（expectation propagation,EP）的低复杂度接收机;最后,通过仿真比较了 NOMA 与传统正交多址接入（orthogonal multiple access,OMA）技术的性能。结果表明,NOMA较传统的OMA技术能够显著提升系统容量和误码率（block error rate,BLER）性能。     

基于非正交多址接入系统的多用户分组优化算法

用户分组算法作为非正交多址接入(NOMA)的关键部分,对系统吞吐量和用户公平性具有重要影响。当用户数量和可用的资源增加时,用户分组的最佳调度将变得不可行,该文提出一种子带间多用户分组优化算法。该算法首先根据用户信道增益差异和子带复用用户数限制条件进行多用户初始分组处理,减小用户搜索空间,然后逐步完成初始分组用户间的优化组合,以几何平均用户吞吐量最大为用户分组准则,进一步提升小区边缘用户的吞吐量。仿真结果表明,所提算法与传统的用户分组算法相比,系统总吞吐量和几何平均用户吞吐量性能提升均超过3%。     

非正交多址接入技术及其应用研究

简要阐述非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术的发展,分析认知无线电在NOMA多址技术中的应用。具体地,主要论述5G中NOMA的相关技术,介绍几种典型的NOMA相关方案,并进一步分析了MIMO-NOMA技术,证明了NOMA技术具备很好的兼容性。最后,分析目前商业通信卫星的发展,并对NOMA在卫星通信中的应用进行了相关分析。     

面向后5G的非正交多址技术综述

在后5G时代,作为一种候选方案,非正交多址技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)正在被5G的演进技术标准讨论,该技术可以满足大规模连接和高吞吐量的要求。阐述了NOMA技术的基本原理、技术提案、性能仿真和潜在的研究方向。首先概述了NOMA技术的发展和原理,比较了NOMA相比于正交多址技术(Orthogonal MultipleAccess,OMA)的优势;根据NOMA技术在资源块(Resource Block,RB)上复用方式的不同,从比特级和符号级的层面讨论了NOMA技术不同的技术路线。其次着重阐述了NOMA技术的仿真实验,以多用户共享接入(Multi-User Shared Access,MUSA)和稀疏码多址接入技术(Sparse Code Multiple Access,SCMA)为例进行了性能分析。最后给出了NOMA在未来的潜在研究方向,包括与多入多出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)结合、与认知无线电结合和全双工NOMA等。     

5G非正交多址接入中干扰消除技术研究

针对现有正交多址技术不能满足5G海量连接的场景对更高容量的需求,对非正交多址接入技术进行研究。首先对非正交多址接入技术进行介绍,非正交多址接入技术多用户数据不正交,且占用相同的时频资源进行发送,在该项技术中,接收机的设计算法尤为重要。之后对干扰消除接收机进行了研究,研究了MMSE-SIC算法,但该算法在用户负载大时,时延较大。结合并行干扰消除技术的优点提出了准并行干扰消除算法,该算法相较于MMSE-SIC时延减小近50%,但性能下降较大。针对高负载场景提出改进干扰消除算法,在保证性能下降不大时,缩短了高负载情况下系统时延。     

融合通用滤波多载波的非正交多址接入技术

典型的非正交多址接入技术（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）有稀疏码分（Sparse Code Multiple Access,SCMA）、多用户共享（Multi-user Shared Access,MUSA）、图样分割（Pattern Division Multiple Access,PDMA）等。为了研究这三种典型的NOMA技术与通用滤波多载波复用技术（Universal Filtered Multi-carrier,UFMC）技术结合后的性能,将三种典型的NOMA与UFMC结合,然后分析比较了它们的误码率性能,通过仿真对比得出UFMC-SCMA系统相比其他两种结合系统具有更好的系统性能。为了更进一步验证UFMC-SCMA系统的优点,还将其与热门的OFDM-SCMA系统进行对比。研究结果表明,由于UFMC-SCMA系统具有码本的稀疏性以及近似最优的信息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）检测方案,并采用子频带滤波,有效降低了误码率并提高了频谱效率,因而其具有较好的系统性能。     

基于非正交多址技术的5G移动通信网络吞吐量优化方法研究

当前移动通信网络在实现通讯数据传输时,由于存在信号传输不稳定、传输速率低等问题,在一定程度上会影响到网络吞吐量。针对这一问题,引入非正交多址技术,开展对5G移动通信网络吞吐量优化方法研究。通过构建5G移动通信网络评估模型、移动信号抗干扰优化、基于非正交多址技术的网络覆盖增强、5G移动网络切换技术性能优化等,提出一种全新的网络优化方法。通过对比优化前后网络吞吐量,证明优化方法具有一定应用可行性,能够在保证信号传输稳定且传输速率更高的前提条件下,实现对其吞吐量的优化。     

联合时域−波束域非正交多址接入

为了提高系统容纳连接设备的能力,提出了一种适用于毫米波大规模多输入多输出系统的联合时域?波束域非正交多址接入方案。该方案利用用户空间信道的相关性和差异性实现波束域接入,利用稀疏扩频技术实现时域接入,并以提高系统的通信可靠性为优化目标,构造并求解了联合域稀疏接入矩阵设计的优化问题。最后,基于联合域信道质量对接入矩阵进行重构,并在消息传递算法中加入干扰消除操作,降低译码复杂度的同时提高了通信可靠性。     

5G随机接入增强技术

结合最新5G标准研究进展,对5G随机接入技术相比4G的增强方案展开研究分析,包括R16结合配置授权的上行资源分配方式实现了两步随机接入技术,R17针对非地面通信场景下的同步增强以及支持非激活状态下的上行小数据传输。通过研究表明,随机接入基础方案已完成,后续将向满足特定场景需求以及提升随机接入性能方面增强。     

5G关键技术浅谈

对目前讨论较为广泛的一些5G技术进行整理并简要做了介绍,文章中所讨论的5G技术主要集中于无线空口部分,相信未来5G的关键技术也会集中于无线空口部分。     

基于5G用户卡的5G接入认证分析及试验

用户卡承载移动用户身份标识和网络接入认证的重要功能。5G SA网络在接入认证方面新增不同于4G网络的用户隐私保护、EAP-AKA'认证/5G AKA认证、5G密钥体系及5G安全上下文等特性,这些特性对5G用户卡提出新的要求。本文首先介绍5G SA网络的安全模型,然后介绍5G用户卡为支持5G接入认证特性所支持的的SUCI、双向认证、新增卡文件及服务等功能,在此基础上介绍5G SA实验网络中开展的基于5G用户卡的接入认证试验及其成果。     

探析5G承载的挑战与接入技术方案

5G技术的出现带动了传统信息传输模式的变革,其网络架构与业务特征相对于4G技术存在明显差异,对其承载网提出了更高要求。因此,详细阐述5G技术承载网面临的挑战,从多个技术层面入手,研究5G网络架构下的接入技术方案,希望能对相关人员提供借鉴。     

非正交多址接入系统中的联合中继选择和用户配对算法

针对多用户NOMA中继系统,文中提出了一种联合中继选择和用户配对算法。该算法首先利用最小距离准则选择最优次级用户与主用户配对,然后进行最优中继选择来改善系统中断性能。根据系统模型的分析,推导了系统中断概率的准确表达式,并分析了高信噪比条件下的渐近中断性能。系统分集阶数的研究说明了所提NOMA中继系统相比于传统单中继NOMA系统的优越性。最后,蒙特卡洛仿真结果验证了理论分析的正确性。     

无线供电混合多址接入网络的最优能效资源分配研究

在能量受限的通信系统中，能量效率是衡量系统性能的关键指标.本文研究由一个基站和多个分簇用户组成的无线供电混合非正交多址接入系统.在该网络中，基站通过无线能量传输方式给用户供能，用户则利用收集到的能量向基站传输各自的信息.为降低基站的接收解码复杂度，用户采用分簇的方式进行信息传输：簇间用户的信息传输采用时分多址方式，而簇内用户的信息传输采用非正交多址方式.通过联合分配能量传输与信息传输的时间长度以及控制基站和用户的发射功率来实现网络能量效率的最大化.由于涉及的优化问题是非凸的，本文先通过寻找问题最优解的结构，然后根据分式规划理论，提出了一种新的迭代资源分配算法来求解该问题.仿真结果表明，与"吞吐量最大化策略"和 "固定时间分配策略"两种基准策略相比，所提出的算法显著提高了网络的能量效率.     

基于5G系统的随机接入前导检测算法

针对已有的随机接入前导算法存在难以在实际基站中实现以及算法运算量大的缺点,文章提出了5G随机接入前导检测算法。首先将接收到的信号经过发送端的逆过程处理得到频域前导,然后生成频域ZC序列并进行分组,将各个组内频域ZC序列相加并与频域前导相关,最后通过设置阈值来检测前导序列,利用多天线分集梳理修改相对阈值的累积分布函数,根据相对检测阈值确定绝对检测阀值,即相对检测阈值与时变噪声电平的乘积。仿真结果表明,与频域固定阈值前导检测算法相比,在加性高斯白噪声信道中,所提算法的正确检测概率性能提升了1 dB;在节拍延迟线(TDLC300-100)信道中,所提算法的正确检测概率性能提升了2 dB。     

正交码扩频多址（OC－SSMA）系统的容量

本文对正交码扩频多址系统在相干接收和非相干接收时的性能进行了分析。当采用前向纠错编码时，扩频系统多址容量会明显提高。在保证相同的扩频倍数的情况下，选择适当长度的扩频码和适当的ＦＥＣ码可以在不降低系统性能的同时减少正交码译码所需的运算量。