面向5G的非正交多址接入技术分析

2021-04-04黄容兰

信息记录材料 2021年9期

黄容兰

（梧州学院广西梧州 543000）

1 引言

随着现代科学信息技术的飞速发展，移动通信信息技术也得到了大力发展。5G是新时期重点发展的通信技术，也是未来一段时间无线网络发展的主要方向[1]。相较于4G网络，5G网络能够给人们提供更加快速的移动数据流量，且能够实现众多设备的连接和应用，对促进物联网发展有着极其重要的意义[2]。在这一通信技术的快速发展过程中，出现了各种各样的通信技术手段，而电信多址网络接入通信技术的快速发展是一个重大突破。我国已经出现了各项通信技术革命，其中宽带通信系统、编码控制设置、干扰控制管理等各个领域都已经取得了巨大的产业发展和技术进步，在宽带多址网络接入通信技术上也已经取得了较大技术革新。

2 几种非正交多址接入技术分析

2.1 非正交多址接入技术

非正交多址传输技术(non-orthogonalmultipleaccess，NOMA)，不同职能的人会对它有不同的理解和定义。首先，我们必须明确的一点那就是它已经可以完全区别于其他同类传统的各种正交发射信号无线传输技术，通过多种信号接收机的各种综合结构设计及其应用即可大大提高正交信号传输频谱和效率。随着应用电子学和半导体技术的快速进步和发展，芯片的自动化和处理射频信号源的能力不断增强，使得非正交射频信号传输技术在移动通信电子系统中开始得到广泛应用[3]。随着这一系列创新生产技术被广泛应用，5G的生产技术也在不断进行技术革新。因为不同功率用户信号基站的每个不同功率资源时域、频域或者功率资源区域管理控制单元都会尽可能包含有多个不同信号用户发射的信号，需要我们逐次采样进行分析检索各个不同信号用户的基站发射信号，所以我们利用了NOMA型的功率和频域复用技术，通过系统依次发射不同用户功率域的信号，能够对不同用户群的信号依次进行了上下行一次发射功率域的复用，得到很好的复用技术综合利用。总之，就是通过简单直接、易于用户操作的一种方式对它来进行接收和处理发送用户信号，通过这样的一种技术手段，对不同用户信号进行有效率的区分，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。

关于非正交多址传输技术在无线资源控制状态下的应用，由于无线资源控制的连接，UE是上行同步的，所以按照免调度传输机制，UE能够实现自主上行传输，无需再度发送调度请求，所以从环节上节省了流程和信令开销，有效提升系统自身的容量。所以，在这种状态下设置者采用预配置方式令多个UE同时进行资源传输，并且通过UE的参考信号、扩产序列避免UE签名序列发生碰撞，以达到帮助用户识别与检测的目的。当UE有任务送达时，随机选择传输资源与签名序列进行接入，接收机通过高级和复杂的盲检测算法帮助用户实现识别与检测的目的。

2.2 多用户共享接入技术

多用户无线网络接入和非正交多址无线网络传输技术(multi-usersharedaccess，MUSA)也是一种典型的非正交多址无线网络接入正交网络传输技术，是基于Internet的CDMA正交多址接入技术的一个最新加强版[4]。通过多个用户来共享复用相同的频域、时域及扩频空域，通过对不同频域内各用户端的信号数据进行不同频域扩频率的信号编码，充分发挥优势提高系统的信号数据处理资源复杂性和应用信号处理计算能力，将其在技术上的综合运用效果扩展推广到各个频域内的不同时域信号编码应用单元上。用户在新的模块单元中能够通过设置新的源和码进行单元序列的重新分配和调制，例如以调制单元算法符号为目的进行调制序列中的符号分别值，以此达到为新的用户发送新型调制算法信号的目的。由于这一创新技术系统操作过程难度不大，且系统运行操作容易进行控制，能完全满足5G系统的容量电池使用寿命控制需求，因此被很好地广泛地适用于各种互联网通信技术中，现被广泛研究利用，收到了很好的实际应用效果。

2.3 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[5]。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。通过时频接收端对一个多用户时频进行无线联合时频检测，并通过各种技术手段将时频数据资源处理单元进行分离并输出数个时频数据处理层，然后再通过结合时频信道信号译码技术完成对一个多用户的时频信息数据恢复。这一新型信息处理技术在我国通用通信电子及其他移动互联网上的信息处理系统中，也已经成功得到了广泛应用。与目前国内传统的各种网络数据接入资讯通信应用技术及其应用领域相比，稀疏的数字编码数据分析和多址式的网络数据接入资讯通信应用技术仍然能够具有极高的业内国际技术普世性和应用价值。由于其本身能够具有强大网络灵活性和网络信息源的多样性，并且它本身能够与5G网络进行完美的通信衔接，发挥简便和高效的无线通信网络作用，因此可以说它是非正式的在双向多址无线通信网络技术应用领域，需要被大力挖掘研究并被发掘和适用的一种通信技术手段。

3 非正交多址接入技术比较及建议

NOMA 是只有功率域使用的非正交多址接入技能，运用的是不一样的用户信号强弱的线性放在一起，硬件组成较为简单，技术性不高[5]。SIC接收机也相对简单，是非正交多址接入科技中最基础的一种，与现有的较为成熟的多址技术相比，对移动通信的要求影响较小，能够和4G OFDMA融合，只是此功率域的用户层一定要少，不然系统会变得极其复杂，系统的性能也会随之降低。由于设施构成以及技术的原因，系统的最大功率域强度是有限的，功率可以区分用户的层次数也必须少，因此MOMA技术的运用率也相对较少，无法达到5G系统速率高、覆盖广、容量大、连接数较广的基本需求。但技术相对简单，对于5G系统的规划有诸多辅助作用。

MUSA是仅有码域应用的非正交多址接入技术，获得能够承载多个用户信号的目标扩频技术，虽然较为成熟，但扩频码是一种低互相关性复数域星座式短序列多元码，同时因为扩频经过在用户信号数据上实行操作，扩频的用处会让用户信号码加强到扩频码数的倍数。因此，频承接资源单位的扩频用户数量较多。扩频码本身的位数也会随之增加，经过扩频后的用户信号位数也将展现几何级数的增加，不光会对无线传输中的有效数据传输率造成影响，还会加强系统处理扩频经过的负担以及难度，减少系统的性能。即使MUSA在同时频用户层数上比NOMA 占有优势，但是是用减少系统性能为交换的，技术的简洁化也不再被5G所适用。

SCMA一样是一种非正交多址接入技术。不一样的是采取的扩频码是能够接收复杂度不高的信息传递算法以及多个用户结合迭代法的稀疏码。而且，SCMA还用F-OFDM进行较为适当的资源配置，能够灵活地调节时频承载资源单元的大小，不光能够适应系统接入较多业务时的不同需要，还可以在某种程度上加强系统的频谱容量以及接入效果。但是由于都是码域系统，也一样存在部分问题特别是稀疏码，只能用多数的量的扩频码倍数。但由于稀疏码的可调控性质，可帮助系统根据空口场景在用户数与系统性能之间平衡调整。因此，最终导致SCMA整体功能要比MUSA更强，也更加适用于5G的相关标准。

尽管其中NOMA、MUSA和SCMA各自都有自己优势，由于5G应用技术仍然面临着巨大的市场发展，还需要更深入地进行探索和不断开拓。因此，为了不断增大其适用的发展空间，我们常常需要根据5G应用技术不同的适用发展情况，根据具体的应用侧重点，对这一领域技术适用的重点领域及适用发展情况问题进行再深入研究，不断地对这一应用技术手段进行系统优化综合处理，形成更加系统完备的应用技术手段，并准确掌握这一技术手段使用过程中的技术重点，对适用这一领域的技术重点应用方向问题进行深入研究，从而为其他同行业的技术人员给予技术帮助。