基于双用户NOMA系统下行链路性能的分析

王辉

苏州大学电子信息学院 江苏 苏州 215006

1 系统模型

NOMA的基本原理是在发送端先对各个用户信号独立进行调制，在对各个用户信号分配不同的功率后进行线性叠加，叠加后的信号还是采用正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术来进行传输；接收端通过干扰消除检测接收机完成用户信号的接收[1]。

图1 OFDMA系统流程图

图2 NOMA系统流程图

在发送端，功率分配采用固定功率分配（fixed power allocation，FPA）的方式，远端用户分配较大的功率，近端用户分配较小的功率。叠加信号可表示为

(1)式中的nx和np表示各用户n的信号和所分配的功率，{1,2}n=；而x则表示生成的叠加NOMA信号；这里不考虑个用户之间的相对相位偏移。

在接收端，用户n接收的信号为

采用OFDMA时，假设信道带宽为1Hz。由于OMA正交用户多路复用，假设用户1的频带宽度为α(0＜α＜1) Hz ，用户2的频带宽度为1-αHz。用户1和用户2可达到的数据速率分别为

采用NOMA时，假设信道带宽同样为1Hz，用户1和用户2可达到的数据速率分别为

表1 OFDMA系统和NOMA系统用户传输速率

由表1中的结果可知，在同一信噪比的情况下，相比于OFDMA系统，在NOMA系统中用户1和用户2的传输速率分别提升了32%和48%。因此，可以得出结论，相对于OFDMA技术，NOMA技术可以使系统性能得到提升[2]。

2 NOMA与OFDMA的对比

表2 仿真参数的设置

子载波数：N 52使用子载波序号：subcarrierIndex[-26:-1 1:26]循环前缀的点数：Ng= NFFT/4 16调制方?式BPSK/16QAM NOMA符号数：nNOMA_symbol 400传输bit数NFFT× nNOMA_symbol×4信道瑞利信道

假设子载波数N和FFT大小都设为4，即传输4个信号，分别为X k,k=0,1,2,3，在16QAM调制给定的星座图中，Xk是复数。

经过离散傅里叶变换逆（IDFT）x[n],n=0,1,2,3。NOMA信号如下式表示：

两用户模型的接收端检测过程：

2.1 小区近端用户1的检测

经过信道传输后，用户1的接收信号表达式为：

SIC接收机在对接收信号进行检测时，先对2x进行检测，将1x看作噪声信号，得到2x的估计信号2x，在将2x从叠加信号中减掉。然后对1x进行检测，得到估计信号1x。用户1的检测算法过程如下：

2.1.1 对1y进行线性检测，叠加的估计信号表达式可表示为：

2.1.3 先对2x进行解调之后进行硬判决。对经过译码的信号进行重构得到调制符号2x，将2x从叠加信号中减去，得到1x的估计信号，即

对1x进行16QAM解调得到用户1的信号

图3 NOMA双用户和OFDMA双用户的误码率对比

在不考虑两用户远近距离的情况下，虽然NOMA相比于OFDMA在传输速率方面有了提升，但是NOMA在发送端主动引入了干扰信息，所以在接收端NOMA系统的误码率要高于OFDMA系统。