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  • 非正交多址技术(NOMA)

    千次阅读 2020-11-20 21:12:18
    非正交多址技术(NOMA)的基本思想是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(SIC)接收机实现正确解调。虽然,采用SIC技术的接收机复杂度有一定的提高,但是可以很好地提高频谱效率。...

    非正交多址技术(NOMA)的基本思想是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(SIC)接收机实现正确解调。虽然,采用SIC技术的接收机复杂度有一定的提高,但是可以很好地提高频谱效率。用提高接收机的复杂度来换取频谱效率,这就是NOMA技术的本质。

    NOMA的子信道传输依然采用正交频分复用(OFDM)技术,子信道之间是正交的,互不干扰,但是一个子信道上不再只分配给一个用户,而是多个用户共享。同一子信道上不同用户之间是非正交传输,这样就会产生用户间干扰问题,这也就是在接收端要采用SIC技术进行多用户检测的目的。在发送端,对同一子信道上的不同用户采用功率复用技术进行发送,不同的用户的信号功率按照相关的算法进行分配,这样到达接收端每个用户的信号功率都不一样。SIC接收机再根据不同户用信号功率大小按照一定的顺序进行干扰消除,实现正确解调,同时也达到了区分用户的目的,如图1所示。
    在这里插入图片描述图1:下行链路中的NOMA技术原理

    总的来说,NOMA主要有3个技术特点:

    1、接收端采用串行干扰删除(SIC)技术。

    NOMA在接收端采用SIC技术来消除干扰,可以很好地提高接收机的性能。串行干扰消除技术的基本思想是采用逐级消除干扰策略,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。与正交传输相比,采用SIC技术的NOMA的接收机比较复杂,而NOMA技术的关键就是能否设计出复杂的SIC接收机。随着未来几年芯片处理能力的提升,相信这一问题将会得到解决。

    2、发送端采用功率复用技术。

    不同于其他的多址方案,NOMA首次采用了功率域复用技术。

    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。在发送端中,对不同的用户分配不同的发射功率,从而提高系统的吞吐率。另一方面,NOMA在功率域叠加多个用户,在接收端,SIC接收机可以根据不同的功率区分不同的用户。

    3、不依赖用户反馈CSI。

    在现实的蜂窝网中,因为流动性、反馈处理延迟等一些原因,通常用户并不能根据网络环境的变化反馈出实时有效的网络状态信息。虽然在目前,有很多技术已经不再那么依赖用户反馈信息就可以获得稳定的性能增益,但是采用了SIC技术的NOMA方案可以更好地适应这种情况,从而NOMA技术可以在高速移动场景下获得更好的性能,并能组建更好的移动节点回程链路。

    从上面的描述中我们也可以看出,NOMA虽然是一种新的技术,但是也融合了一些3G和4G的技术和思想。例如,OFDM是在4G中用到的,而SIC最初是在3G中用到的。

    那么与传统的CDMA(3G)和OFDM(4G)相比,NOMA的性能又有哪些优势呢?

    3G的多址技术采用的是直序扩频码分多址(CDMA)技术,采用非正交发送,所有用户共享一个信道,在接收端采用RAKE接收机。非正交传输有一个很严重的问题,就是远近效应,在3G中,人们采用功率控制技术在发送端对距离小区中心比较近的用户进行功率限制,保证在到达接收端每个用户的功率相当。

    4G的多址技术采用的是基于OFDM的正交频分多址(OFDMA)技术,不同用户之间采用正交传输,所以远近效应不是那么明显,功率控制也不再是必需的了。在链路自适应技术上,4G采用了自适应编码(AMC)技术,可以根据链路状态信息自动调整调制编码方式,从而给用户提供最佳的传输速度,但是在一定程度上要依赖用户反馈的链路状态信息,如图2所示。
    在这里插入图片描述图2:各种多址方式的技术方案

    跟CDMA和OFDMA相比,NOMA子信道之间采用正交传输,不会存在跟3G一样明显的远近效应问题,多址干扰(MAI)问题也没那么严重;由于可以不依赖用户反馈的CSI信息,在采用AMC和功率复用技术后,应对各种多变的链路状态更加自如,即使在高速移动的环境下,依然可以提供很好地速率表现;同一子信道上可以由多个用户共享,跟4G相比,在保证传输速度的同时,可以提高频谱效率,这也是最重要的一点。

    虽然5G的具体技术标准目前还没有制定,但是从国际的一些主要研究组织发布的研究状况来看,频谱效率将是5G重点关注的一个方向。从这一点来看,既能满足移动业务速率需求又能提高频谱效率的非正交多址技术(NOMA)很可能将被5G采用为新的多址技术。

    国内设备厂商华为、中兴和大唐都提出了自己的多址技术,分别叫SCMA、MUSA和PDMA。虽然技术细节有所不同,基本上都属于NOMA。三家都声称频谱效率比LTE提升了3倍。是否真能达到,还有待验证。高通则认为5G的多址将继续采用OFDM技术

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  • 多址技术分为频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDM-A)。频分多址是以不同的频率信道实现通信,码分多址是以不同的代码序列实现通信,而时分多址是以不同的时隙实现通信,它是一种实现共享传输介质或...
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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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  • 多址技术剖析

    2017-01-13 15:10:41
    多址技术是指实现小区内多用户之间,小区内外多用户之间通信地址识别的技术。多址技术多用于无线通信。多址技术又称为多址接入技术。 注:“多址”:我的理解是不同的地址、不同的特征、只要能区分开即可。 2、...

    1、定义:

    多址技术是指实现小区内多用户之间,小区内外多用户之间通信地址识别的技术。多址技术多用于无线通信。多址技术又称为多址接入技术。

    注:“多址”:我的理解是不同的地址、不同的特征、只要能区分开即可。

    2、简介:

    在无线通信系统中,多用户同时通过同一个基站和其他用户进行通信,必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征。这些特征使基站从众多手机发射的信号中,区分出是哪一个用户的手机发出来的信号各用户的手机能在基站发出的信号中,识别出哪一个是发给自己的信号。在无线通信系统中,使用多址技术寻址。

    注:“不同特征”:我的理解是不同的地址ID,或者其它不同的特性,只要能区别开众多终端和基站发出的信号即可。

    3、分类:

    多址技术分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)。频分多址是以不同的频率信道实现通信。时分多址是以不同时隙实现通信。码分多址是以不同的代码序列来实现通信的。空分多址是以不同方位信息实现多址通信的。

    1 .频分多址( FDMA )技术
    是让不同的地球通信站占用不同频率的信道进行通信。因为各个用户使用着不同频率的信道,所以相互没有干扰。早期的移动通信就是采用这个技术。
    2 .时分多址( TDMA )技术
    这种多址技术是让若干个地球站共同使用一个信道。但是占用的时间不同,所以相互之间不会干扰。显然,在相同信道数的情况下,采用时分多址要比频分多址能容纳更多的用户。现在的移动通信系统多数用这种多址技术。
    3 .码分多址( CDMA )技术
    这种多址技术也是多个地球站共同使用一个信道。但是每个地球站都被分配有一个独特的“码序列”,与所有别的“码序列”都不相同,所以各个用户相互之间也没有干扰。因为是靠不同的“码序列”来区分不同的地球站,所以叫做“码分多址”。采用CDMA技术可以比时分多址方式容纳更多的用户。这种技术比较复杂,但现在已经为不少移动通信系统所采用。在第三代移动通信系统中,也采用宽带码分多址技术。
    除了上述3种多址技术之外,还有一种叫做“空分多址”的技术。
    4 .空分多址( SDMA )技术
    是利用空间分割来构成不同信道的技术。举例来说,在一个卫星上使用多个天线,各个天线的波束分别射向地球表面的不同区域。这样,地面上不同区域的地球站即使在同一时间使用相同的频率进行通信,也不会彼此形成干扰。
    多址方式详解:
    http://baike.baidu.com/link?url=FK4CzRuf8K2M1TiF5vJqIZppOfZ_RFsnJupXqrWtFtTP20lb9Qm8ztUXqpgTjrtlcuIfQhJSOwBuByxem4K3Nz-yo7x2JNj7q2AngHeeqVpDTnlJQstQol9Oj6rUL1ik

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  • 第六章,多址技术 6.1概述: 从接收无线信号中识别出本用户地址信号的方式 数学基础:信号的正交分割原理。 多路复用的目的是区分多个通路,通常在基带和中频上实现。 多址划分是区分不同的用户地址,往往需要利用...

    第六章,多址技术

    6.1概述:
    从接收无线信号中识别出本用户地址信号的方式
    数学基础:信号的正交分割原理。
    多路复用的目的是区分多个通路,通常在基带和中频上实现。
    多址划分是区分不同的用户地址,往往需要利用射频频段辐射的电磁波来寻找动态的用户地址。

    6.2 FDMA:
    为每个用户指定特定信道,这些信道按要求分配给请求服务的用户。在呼叫的整个过程中,其他用户不能共享这一频段(同时占两个双工通信)。
    在这里插入图片描述
    6.2.1 FDMA特点:
    ① 每信道占用一个载频,相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求。
    ② 符号时间远大于平均延迟扩展。
    ③ 基站复杂庞大,重复设置收发信设备。
    ④ FDMA系统每载波单个信道的设计,使得在接收设备中必须使用带通滤波器允许指定信道里的信号通过,滤除其它频率的信号,从而限制邻近信道间的相互干扰。
    ⑤ 越区切换较为复杂和困难

    6.3 TDMA:
    在一个宽带的无线载波上,把时间分成周期性的帧,每一帧再分割成若干时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的),每个时隙就是一个通信信道,分配给一个用户。
    在这里插入图片描述
    6.3.1 TDMA特点:
    ① 突发传输的速率高,远大于语音编码速率。
    ② 发射信号速率随N的增大而提高,如果达到100 kbps以上,码间串扰就将加大,必须采用自适应均衡,以补偿传输失真。
    ③ TDMA用不同的时隙来发射和接收,因此不需要双工器。
    ④ 基站复杂性减小。
    ⑤ 抗干扰能力强,频率利用率高,系统容量较大。
    ⑥ 越区切换简单。

    6.4 CDMA:
    为每个用户分配了各自特定的地址码(最好是相互正交的伪随机码),接收端必须有完全一致的本地地址码。

    6.4.1 CDMA特点
    ① CDMA系统的许多用户共享同一频率。
    ② 通信容量大。
    ③ 软容量特性。
    ④ 由于信号被扩展在一较宽频谱上,所以可减小多径衰落。
    ⑤ 在CDMA系统中,信道数据速率很高。采用分集接收最大比合并技术,可获得最佳的抗多径衰落效果。
    ⑥ 软切换和有效的宏分集。
    ⑦ 低信号功率谱密度

    6.5 SDMA:
    通过空间的分割来区别不同用户的,利用自适应阵列天线的方向性波束将小区划分成不同的子空间来实现空间的正交隔离。
    在这里插入图片描述
    6.5.1 SDMA特点:
    可以提高天线增益,使得功率控制更加合理有效,显著地提升系统容量;
    可以削弱来自外界和其他电子系统我的干扰;
    智能天线中关于多用户信号的动态捕获、识别与跟踪以及信道的辨识等算法极为复杂,从而对DSP(数字信号处理)提出了极高的要求。

    6.6 OFDM-TDMA:
    信息的传送是按时域上的帧来进行的,每个时间帧包含多个时隙,每个时隙的宽度等于一个OFDM符号的时间长度,有信息要传送的用户按各自的需求可以占用一个或多个OFDM符号。

    6.6.1 OFDM-TDMA特点:
    存在带宽资源浪费、频率利用率较低和灵活性差等不足。
    信令开销很大程度上取决于是否采用滤除具有较低信噪比子载波的技术和自适应调制/编码技术。

    6.6.2多载波CDMA:
    一类是用给定的扩频序列对经过串并变换后的数据流进行扩频,也就是在对应的每路载波上进行类似DS-CDMA的操作,即在时域扩频;
    另一类是用给定的扩频序列对原始数据流扩频,用扩频序列中对应的每个码片将数据调制到不同的子载波上,即在频域扩频,有时也称为OFDM-CDMA。

    6.7 随机多址方式:
    以自由竞争式的随机接入,采用网络协议形式实现的多址连接方式,而前面所述的多址方式是基于物理层的。

    6.7.1ALOHA和时隙ALOHA:
    任何一个用户随时有数据分组要发送,它就立刻接入信道进行发送。发送结束后,在相同的信道上或一个单独的反馈信道上等待应答。如果在一个给定的时间区间内,没有收到对方的认可应答,则重发刚发的数据分组。
    在这里插入图片描述
    6.7.2载波侦听多址(CSMA):
    每个节点在发送前,首先要侦听信道是否有分组在传输。若信道空闲(没有检测到载波),才可以发送;若信道忙,则按照设定的准则推迟发送。细分为1-坚持CSMA(以1为概率不断发)和 p-坚持CSMA。

    6.7.3预约随机多址:
    将时间轴分为重复的帧,每一帧分为若干时隙。当某用户有分组要发送时,可采用ALOHA的方式在空闲时隙上进行预约。如果预约成功,它将无碰撞地占用每一帧所预约的时隙,直至所有分组传输完毕。

    6.8系统容量:
    一个无线电系统的容量被定义为一定频段内所能提供的信道数或用户的最大数目或系统输入话务总量。CDMA是FDMA的8~10倍。

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空空如也

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