基于5G的非正交多址接入技术探讨

朱武



基于5G的非正交多址接入技术探讨

朱武

湖北电信工程有限公司，湖北 武汉 430000

随着科学技术的快速发展，5G技术也得到了迅猛发展。与传统方式相比，5G技术有其独特的优势和创新点，以多址接入技术作为主要特色，具有广泛的科学适用范围。因此，主要从5G非正交多址技术出发，深入探讨5G技术中备受关注的非正交多址接入技术、稀疏码多址接入技术和多用户共享接入技术，从中找到各自技术的优势，借此丰富5G非正交多址接入技术的优缺点，力争打造出更具优势的5G非正交多址接入技术，给从业人员提供建议和帮助。

非正交多址接入；多用户共享接入；稀疏码多址接入

引言

随着科学技术的发展，我国的经济发展已进入新台阶，移动通信技术也得到了大力发展。在这一技术的发展过程中，出现了各种各样的技术手段，而多址接入技术的发展就是一个重大突破。我国出现了各项技术革命，其中宽带系统、编码设置、干扰管理等各个领域都取得了巨大的发展和进步，在多址接入技术上也取得了大幅度的革新。

1 几种非正交多址接入技术分析

1.1 非正交多址接入技术

谈到非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA），不同的人可能会有不同的理解和定义。首先可以明确的是它区别于传统的正交传输技术，通过接收机的设计来提高频谱效率。随着半导体技术的快速发展，芯片的处理能力不断增强，使得非正交传输技术在系统应用中得到广泛应用。随着这一技术被广泛应用，5G技术也在不断革新。因为不同基站的每个时域、频域资源单元都有多个用户信号群，需要我们逐次检索各个用户的信号，所以利用NOMA功率域复用技术，通过系统发射不同功率信号，能够对用户信号进行下行发射功率复用，得到很好的技术利用。总体来看，就是通过简单直接、易于操作的方式来接收和发送信号，通过这样的技术手段，对用户进行有效区分，减少系统被干扰的情况，使各个地方的边缘用户得到好的服务[1]。

1.2 多用户共享接入技术

多用户共享接入技术（Multi-User Shared Access，MUSA）是一种更典型的非正交多址技术，是CDMA技术的加强版。通过多个用户来共享复用相同的频域、时域及空域，通过对不同用户进行扩频编码，充分提高系统的资源复用能力，将技术运用到各个频域时域单元上。通过对各个用户在资源单元上设置码序列，用MUSA对用户码序列和用户调制符号进行算法操作，向新的用户发送信号。通过基站接收发送的信号，通过用户自己的信道将信号码序列解调出各自的调制符号，再利用MUSA技术给各个用户分置不同的码序列，形成一种有效的扩频技术。由于这一技术操作难度不大，且系统操作容易控制，能满足5G系统的电池寿命需求，因此被很好地适用于互联网技术中，现被广泛利用，收到了很好的实际应用效果。

1.3 稀疏码分多址接入技术

稀疏码分多址接入技术（Sparse Code Multiple Access，SCMA）是一种码域非正交多址接入技术。这是一种精湛的扩频码组码方式，是一种完全不同的多址接入技术手段，具有独特的优势和适用方式。这一技术来自一个或多个用户的多个数据层，结合多维调制技术与扩频技术，向用户提供最优的码本集合，再通过非正交叠加和码域扩频在同一时频资源单元中发送。通过接收端对多用户进行联合检测，并通过技术手段将时频资源单元分离出数个数据层，然后再结合信道译码完成对多用户的信息恢复[2]。这一技术在电子及互联网系统中，也得到了广泛应用。与传统的接入技术相比，稀疏码分多址接入技术具有极高的普世价值。由于其具有灵活性和多样性，并能够与5G完美衔接，发挥简便和高效的作用，因此是非正式多址技术需要被大力发掘和适用的技术手段。

2 三种非正交多址接入技术的比较

非正交多址技术采用的是多个用户信号强度的线性叠加，硬件结构简单，技术性不高，是非正交多址接入技术中最简单的一种。多用户共享接入是通过对同一时频承载资源单元采用扩频编码技术，它是仅有码域应用的非正交多址接入技术。MUSA在同时频用户层数方面优于NOMA，但其是以降低系统性能为代价的。稀疏码分多址接入可以灵活地调整时频承载资源单元的大小，不仅可以适应系统空口接入众多业务中的各种需求，还能够一定程度上提高系统的频谱容量和多址接入效率[3]。

现如今，全球的科技革命对我国的技术有了巨大的影响，随着全球4G网络的不断兴起，我们的科技发展取得了日新月异的成就，其中就包括5G网络技术，在5G网络技术中我们需要大量的用户连接数，需要更高频率，非正式多址接入技术据此应运而生。这一技术有巨大的发展空间。多址接入技术有巨大的实用价值，尤其深远地影响着蜂窝移动通信系统，是这一系统中信号传输的基础。从1G到4G系统，通过采用各项多址技术，能够很大程度上降低接收端信号检测的复杂程度。为提高5G高连接数目的需求，可利用的方式是用多个用户在相同的资源上重叠发送，就是我们所说的非正交多址接入方式，通过一系列检测算法来完成对用户的正确检测。通过采用非正交多址接入技术，能够大大推进非线性检测技术的进步。对于5G来说，非正交多址技术能获得频谱效率的提升，且在不增加资源占用的前提下同时服务更多用户，并且具有应用场景较为广泛、性能具有顽健性、适用于海量连接场景等优势。尽管NOMA，MUSA和SCMA各有优势，笔者认为，由于5G技术还面临着巨大的发展，还需要更深入地探索和开拓，因此为了增大其适用的空间，我们需要根据5G技术不同的适用情况，根据具体的侧重点，对这一技术适用的领域及适用情况进行再研究，不断地对这一技术进行优化处理，形成更加系统完备的技术手段，并掌握技术使用中的重点，对重点适用领域的重点方向进行研究，从而给我们同行业的人员给予巨大的帮助。

3 结语

通过对多址接入技术进行系统分析，我们不仅发现了其巨大的实用价值，而且也了解其作用的基本机理。通过对这一机理的掌握，我们能够在实际工作中对这一技术进行开拓创新。相比于正交多址技术，针对3种非正交多址方案进行分析，NOMA进行了功率复用，所以接收机具有一定的复杂度。MUSA是一种典型的码域非正交方案，采用复数域多元码序列进行扩频，虽然技术较为简单，但用户间干扰较大且无法承载更多用户。SCMA利用了码本的稀疏性和低复杂度的MPA算法，具有很大的潜力。

[1]康绍莉，戴晓明，任斌. 面向5G的PDMA图样分割多址接入技术[J]. 电信网技术，2015（5）：43-47.

[2]张长青. 面向5G的非正交多址技术（NOMA）浅析[J]. 邮电设计技术，2015（11）：49-53.

[3]王星宇，李勇军，赵尚弘. 空间信息网络多址接入技术研究进展[J]. 计算机工程与应用，2017，53（21）：8-16.

Discussion on 5G-Based Non-Orthogonal Multiple Access Technology

Zhu Wu

Hubei Telecom Engineering Co., Ltd., Hubei Wuhan 430000

With the rapid development of science and technology, 5G technology has also developed rapidly. Compared with the traditional methods, 5G technology has its unique advantages and innovations. It takes multiple access technology as the main feature and has a wide range of scientific applications. Therefore, starting from the 5G non-orthogonal multiple access technology, the 5G technology has been deeply discussed about the non-orthogonal multiple access technologies, sparse code multiple access technologies, and multi-user shared access technologies that have attracted much attention. The advantages are to enrich the advantages and disadvantages of 5G non-orthogonal multiple access technology and strive to create a more advanced 5G non-orthogonal multiple access technology to provide advice and assistance to practitioners.

non-orthogonal multiple access; multi-user shared access; sparse code multiple access

TN929.5

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