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  • 多址技术与复用技术

    千次阅读 2016-07-27 15:26:47
    多址技术: 1、目的是用来区分不同用户一种技术。 2、为了让用户地址之间互不干扰,地址之间必须满足相互正交; 3、分类:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)、正交频...

    多址技术:

    1、目的是用来区分不同用户的一种技术。

    2、为了让用户的地址之间互不干扰,地址之间必须满足相互正交;

    3、分类:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)、正交频分多址(OFDMA)等

     

    复用技术:

    1、目的是让多个信息源共同使用同一个物理资源(比如一条物理通道),并且互不干扰;

    2、这里的复用是指“多个共同使用”的意思;

    3、分类:频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)、空分复用(SDM);

     

     

     

    多址与复用的关系:

     

    1、通信要做的工作也很容易理解,就是让多个信息源发出的信号在同一物理or逻辑信道上不要发生冲突,和平共处,共同分享信道资源,并安全到达目的地;

     

    2、多址的“址”在移动通信中是指用户临时占用的信道,多址就是要给用户动态分配一种地址资源——信道,当然这种分配只是临时的;

     

    3、多址和复用的区别还在于,多址技术是要根据不同的“址”来区分用户;复用是要给用户一个很好的利用资源的方式。一句话“复用针对资源,多址针对用户

     

    4、另外,多址需要用复用来实现。

     

    eg:TDMA中,不同的用户,只有复用了不同的时域资源,才能通过不同的“时隙”来区分不同的用户,而这里的“时隙”也就是用户的“址”。

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  • 多址技术与频分复用

    2021-02-27 20:49:36
    多址技术: 1、目的是用来区分不同用户一种技术。 2、为了让用户地址之间互不干扰,地址之间必须满足相互正交; 3、分类:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)、正交频分...

    多址技术:

    1、目的是用来区分不同用户的一种技术。
    2、为了让用户的地址之间互不干扰,地址之间必须满足相互正交;
    3、分类:频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)、正交频分多址(OFDMA)等

    复用技术:

    1、目的是让多个信息源共同使用同一个物理资源(比如一条物理通道),并且互不干扰;
    2、这里的复用是指“多个共同使用”的意思;
    3、分类:频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)、空分复用(SDM);

    多址与复用的关系:

    1、通信要做的工作也很容易理解,就是让多个信息源发出的信号在同一物理or逻辑信道上不要发生冲突,和平共处,共同分享信道资源,并安全到达目的地;

    2、多址的“址”在移动通信中是指用户临时占用的信道,多址就是要给用户动态分配一种地址资源——信道,当然这种分配只是临时的;

    3、多址和复用的区别还在于,多址技术是要根据不同的“址”来区分用户;复用是要给用户一个很好的利用资源的方式。一句话“复用针对资源,多址针对用户”

    4、另外,多址需要用复用来实现。

    eg:TDMA中,不同的用户,只有复用了不同的时域资源,才能通过不同的“时隙”来区分不同的用户,而这里的“时隙”也就是用户的“址”。

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  • 多址接入与信道 分类 频分多址(FDMA),频道划分,频带独享,时间共享 时分多址(TDMA),时隙划分,时隙独享,频率共享 码分多址(CDMA),码型划分,时隙、频率共享 空分多址(SDMA),空间角度划分,频率/时隙/码共享
  • 2.1 LTE的多址技术分类 2.2 普通频分多址FDMA 2.3LTE 上行多址技术SC-FDMA 2.4LTE下行多址技术OFDM 2.5 OFDM循环前缀原理与作用 第1章LTE双工技术 双工是指二台通讯设备之间,允许有双向数据传输...

    目录

    第1章 LTE的双工技术

    第2章 LTE的多址技术

    2.1 LTE的多址技术分类

    2.2 普通的频分多址FDMA

    2.3 LTE 的上行多址技术SC-FDMA

    2.4 LTE的下行多址技术OFDM

    2.5 OFDM循环前缀的原理与作用


    第1章 LTE的双工技术

    双工是指二台通讯设备之间,允许有双向的数据传输的方式。

    LTE FDD采用的是频分双工

    LTE TDD采用的是时分双工。

     

    第2章 LTE的多址技术

    2.1 LTE的多址技术分类

    多址技术是指实现小区内多用户共享无线信道的技术。

    LTE中,上下行采用了不同的多址技术。

    (1)下行:OFDM

    (2)上行:SC-FDMA

     

    OFDM能够提高频率利用率,提高下行速率,但较高的峰均比导致对发送端的器件要求较高,导致较高的功耗和成本。

    因此LTE的上行(终端一侧发送),采用的是SC-FDMA复用技术,即普通的频分多址。

     

    2.2 普通的频分多址FDMA

     

    频分多址FDMA: Frequency Division Multiple Access/Address

    FDMA把信道频带分割为若干更窄的互不相交的频带(称为子频带),把每个子频带分给一个用户专用(称为地址),这种技术被称为“频分多址”技术。频分复用(FDM)是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道,每个子信道可以并行传送一路信号的一种技术。频分复用技术下,多个用户可以共享一个物理通信信道,该过程即为频分多址复用(FDMA)。

    优点:简单

    缺点:频谱利用率低,有大量的保护带的频谱资源是浪费的。

    在LTE系统中,小区与小区之间的异频组网,就采用的是频分多址技术。

     

    2.3 LTE 的上行多址技术SC-FDMA

    多个连续的15K的子载波,形成一个更大带宽的子载波块,整个子载波块作为一个大带宽的载波信号,分配个某一个用户,进行调制与解调。子载波块之间有一定的保护带,避免子载波块之间的干扰。这种多址称为单载波频分复用SC-FDMA.

    SC-FDAM是FDMA技术在LTE的小区内部,上行复用中的应用。

    特点:子载波是连续的、成块的分配。

    缺点:频谱利用率低

    优点:器件的功耗低、器件的成本低

     

    2.4 LTE的下行多址技术OFDM

    (1)子载波的正交性

    OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术,

     

    LTE的小区内部,下行复用,采用的是OFDM多址技术

    优点:频谱利用率高

     

    (2)OFDM的多用户复用

     

    优点:灵活的、动态的、离散的子载波的分配策略。

     

    (3)OFDM的缺点:较高的峰均比

    峰均比导致功放的范围大,利用率低,导致功放的成本高、能量损耗大等特点。

     

    (4)OFDM的缺点:时域上,相邻两个符号之间的干扰

    频谱上,每个15K子载波是正交的,因此不存在干扰。

    然后时域上,由于多径问题,导致时域上,相邻两个符号之间的干扰,如下图所示:

     

    应对办法:在每个时域OFDM符号前增加循环前缀CP

    发送端:在信号的前端,增加CP传输时间,传输的内容是整个OFDM符号的尾部信号。

     

    2.5 OFDM循环前缀的原理与作用

    (1)没有循环前缀时的时域干扰

    在上图中的接收端:

    蓝色的信号为:正常传输路径的信号。

    红色的信号为:多径延时后的信号。

    前一个符号的尾部与后一个符号的头部进行了重叠,而这两个信号不是同一个符号,因此,造成对后一个符号的干扰。

     

    (3)在两个符号之间增加延时

    在两个连续的符号之间增加延时,增加保护带。这样第二个符号就不会因为第一个符号的延时导致对自己头部信号的干扰。

     

    (3)有循环前缀后的干扰消除

    (1)对后一个符号而言,循环前缀CP相同与增加了保护带,因此CP的增加,不过CP发送什么内容,都不会对后一个符号造成干扰。

    (2)由于因此采用OFDM循环前缀CP,不仅消除了干扰,还可以有效地对抗多径时延扩展,多径延时还可以增强信号,把多径的缺点转化为优点。

     

     

     

     

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  • 在正交多址技术中,只能为一个用户分配单一无线资源,例如按频率分割或按时间分割。然而,非正交多址技术(NOMA)方式可将一个资源分配给多个用户。在某些场景中,比如远近效应场景和广覆盖多节点接入场景,特别...

    在这里插入图片描述
    我,菜拐拐,今天又来了!今天的笔记是关于非正交多址技术(NOMA),就大体康康>==<啊!

    NOMA的简要介绍?

    1. 在正交多址技术中,只能为一个用户分配单一的无线资源,例如按频率分割或按时间分割。然而,非正交多址技术(NOMA)方式可将一个资源分配给多个用户。在某些场景中,比如远近效应场景和广覆盖多节点接入的场景,特别是上行密集场景,采用功率复用的非正交接入多址方式较传统的正交接入有明显的性能优势,更适合未来系统的部署。
    2. 其优点是可以提高频谱效率和接入量,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。目前已经有研究验证了在城市地区采用NOMA的效果,并已证实,采用该方法可使无线接入宏蜂窝的总吞吐量提高50%左右。非正交多址复用通过结合串行干扰消除能取得容量极限,因此技术实现的难点在于是否能设计出低复杂度且有效的接收机算法。
    3. 其解决的问题是:频谱短缺。

    由频分多址到NOMA的发展(原理)?

    在这里插入图片描述

    • 正交频分复用技术(OFDM)是在频分复用(FDMA)的基础上进一步压缩频带,提高频谱利用率。

    在这里插入图片描述

    • LTE系统的视频资源结构,时间上每个单位叫做一个OFDM符号,频域上每个单位叫做一个子载波。LTE系统可以同时利用时域和频域进行区分用户。

    在这里插入图片描述

    • NOMA跟以往的多址接入技术不同,NOMA采用非正交的功率域来区分用户。所谓非正交就是说用户之间的数据可以在同一个时隙,同一个频点上传输,而仅仅依靠功率的不同来区分用户。
    • NOMA在发送端采用非正交发送(叠加编码),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。借此,在相同的时频资源块上,通过不同的功率级在功率域实现多址接入。
    • NOMA在发送端根据对信道传输质量的评估来分配用户发射功率的非正交发送,主动引入干扰信息。对信噪比高的信道分配较小的功率,对信噪比低的信道分配较大的功率。在接收端通过SIC接收机消除干扰,实现正确解调。

    给定例子来说明功率分配对每一个用户的吞吐量的影响

    在这里插入图片描述

    • 看下行链路中串行干扰删除接收机采用NOMA方案的示意图,有一台发射机,两台接收机,并且每个接收机有一个接收天线。系统带宽1hz,基站发送一个信号x,给两个用户发送的功率为x1,x2,采用叠加编码即 x=P1x1+P2x2x = \sqrt {{P_1}} {x_1} + \sqrt {{P_2}} {x_2}
    • 每个用户收到的信号为:yi=hix+wi{y_i}={h_i}x+{w_i}
    • 在下行链路,SIC由用户接收机完成,当其他用户解码后,便可以将对本用户的干扰消除,本用户便可以成功解码。以两个用户为例子在满足:在这里插入图片描述
    • 先解调出第二个用户的信号,使用y1减去第二个用户的成分,因此,第一个用户可成功解码。信息速率在这里代表吞吐量,则可以表示为:在这里插入图片描述
    • 由此可见,功率分配对对于每一个用户的吞吐量都有着很大的影响。

    NOMA的分类(大类单载波和多载波)?

    单载波非正交多址技术指的是较早提出的,利用单个载波传输多个用户信号的非正交多址技术,包括传统的功率叠加非正交多址和认知无线非正交多址。功率叠加非正交多址和认知无线非正交多址利用功率的不平衡分配来区分用户,实现多用户并行传输。

    • 功率叠加非正交多址
      在这里插入图片描述

      • 功率叠加非正交多址技术的本质是将更多的发送功率分配给信道条件更差的用户。检测时,用户1将用户2视为噪声,首先检测出自己的信号。用户2则利用串行干扰抵消技术,先检测出用户1的信号,再将它从原始接收信号中减去,最后得到自身信号。
    • 认知无线非正交多址

      • 传统功率叠加非正交多址技术为了保障用户的公平性,为信道条件较差的用户分配更多的功率。然而,它并不能严格保证每个用户预期的服务质量。认知无线非正交多址CR-NOMA技术对功率叠加非正交多址技术进行了优化和改进,严格确保所有用户的QoS需求得到满足。其思想是将非正交多址看作认知无线的特例,设计相应的功率分配策略去满足用户预定的QoS需求。其主要优势体现在能尽可能满足所有用户的QOS需求。假设用户1是一个物联网设备,速率需求相对较低,而用户2却有很高的速率需求,传统的正交多址接入系统(如OFDMA)会为每个用户分配一个相同带宽的子载波。这样,用户1所分配到的带宽比它的实际需求大,而用户2分配的带宽则不足以满足其需求。使用CR-NOMA技术则不仅可以使用户1的目标QoS需求得到满足,还尽可能地将剩余的频带资源与额外用户(用户2)共享,从而提高整个系统的吞吐量。满足所有用户的QoS需求。

    多个子载波并行传输各用户信号以提高系统容量,并利用对传统多用户信号检测算法的改进,提升整个系统的性能。

    • 交织多址接入技术
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      • 它基于不同的码片交织器来区分每个用户,以此获得分集增益,抵抗深度衰落。如图所示,在发送端,其先对每个用户的编码比特依次进行扩频、码片交织和符号调制,最后将所有用户的调制符号叠加在同一物理资源块上。在接收端,先利用高斯近似算法对接收信号进行低复杂度检测,然后将得到的各用户编码比特的软信息进行解交织和解扩频,最后通过译码器进行译码,得到原始信息比特。
    • 稀疏码多址接入技术
      在这里插入图片描述

      • 将用户信息按组稀疏地叠加到有限的物理资源块上,同组用户共享相同的时频资源。也正因为这样,SCMA相较于传统的正交多址接入系统拥有更高的吞吐量,能够同时服务于更多用户,满足5G大连接的需求。
      • 如图2-6所示,在发送端,SCMA系统先将每个用户的二进制编码比特直接映射成复数域上的码字,再根据预定好的用户分组将这些码字以稀疏的方式叠加到相应的时频资源上。由图可知,同一物理资源块将复用多个用户的码字信息,这也正是SCMA提高吞吐率的关键。在接收端,利用消息传递或串行干扰抵消等低复杂度非线性检测算法对叠加信号进行检测,并结合译码器恢复出每个用户的信息比特序列。
    • 图分多址接入技术

      • PDMA在相同时频域资源块内,对每个用户的信号在编码域、空域和功率域进行联合或单独的编码传输,能够有效提高频谱效率,增加接入用户数,进而提高整体系统性能。

      • 在发送端,PDMA先将用户分组,然后确定扩频图样,最后将用户按组叠加在有限时频资源块上进行传输。在接收端,PDMA通过串行干扰抵消技术逐一检测用户信息,并将得到的编码比特信息送入译码器进行译码,最终恢复原始信息比特序列。与其他非正交多址技术相同,PDMA也能有效提高系统的频谱效率,提升用户接入数量,扩大系统的吞吐量。与SCMA不同,PDMA的扩频图样更具有灵活性。一方面,每一个物理资源块上叠加的用户数可以不同;另一方面,每个用户信息传输时所连接的时频资源块也并未受到稀疏特性的限制,负载度相对更高。PDMA多用户编码矩阵为例,表示在三个时频资源单位上传输五个用户的信息,映射关系为:
        在这里插入图片描述

      • 由式可知,PDMA多用户编码矩阵不同列之间的汉明重量和稀疏特性不同,不同行之间的多用户数目应尽量一致,但并未做严格要求。在这里插入图片描述

    NOMA中的关键技术?

    串行干扰删除(SIC)

    在接收信号中对用户逐个进行判决,进行幅度恢复后,将该用户信号产生的多址干扰从接收信号中减去,并对剩下的用户再次进行判决,如此循环操作,直至消除所有的多址干扰。

    功率复用

    SIC在接收端消除多址干扰(MAI),需要在接收信号中对用户进行判决来排出消除干扰的用户的先后顺序,而判决的依据就是用户信号功率大小。基站在发送端会对不同的用户分配不同的信号功率,来获取系统最大的性能增益,同时达到区分用户的目的,这就是功率复用技术。功率复用技术在其他几种传统的多址方案没有被充分利用,其不同于简单的功率控制,而是由基站遵循相关的算法来进行功率分配。

    参考?

    知网文章《非正交多址系统信号叠加与检测技术研究》
    拐拐🐖愿大家天天顺利。Happy!!!
    在这里插入图片描述

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