面向5G的非正交多址接入技術分析

黃容蘭

（梧州學院 廣西 梧州 543000）

1 引言

隨著現代科學信息技術的飛速發展，移動通信信息技術也得到了大力發展。5G是新時期重點發展的通信技術，也是未來一段時間無線網絡發展的主要方向[1]。相較于4G網絡，5G網絡能夠給人們提供更加快速的移動數據流量，且能夠實現眾多設備的連接和應用，對促進物聯網發展有著極其重要的意義[2]。在這一通信技術的快速發展過程中，出現了各種各樣的通信技術手段，而電信多址網絡接入通信技術的快速發展是一個重大突破。我國已經出現了各項通信技術革命，其中寬帶通信系統、編碼控制設置、干擾控制管理等各個領域都已經取得了巨大的產業發展和技術進步，在寬帶多址網絡接入通信技術上也已經取得了較大技術革新。

2 幾種非正交多址接入技術分析

2.1 非正交多址接入技術

非正交多址傳輸技術(non-orthogonalmultipleaccess，NOMA)，不同職能的人會對它有不同的理解和定義。首先，我們必須明確的一點那就是它已經可以完全區別于其他同類傳統的各種正交發射信號無線傳輸技術，通過多種信號接收機的各種綜合結構設計及其應用即可大大提高正交信號傳輸頻譜和效率。隨著應用電子學和半導體技術的快速進步和發展，芯片的自動化和處理射頻信號源的能力不斷增強，使得非正交射頻信號傳輸技術在移動通信電子系統中開始得到廣泛應用[3]。隨著這一系列創新生產技術被廣泛應用，5G的生產技術也在不斷進行技術革新。因為不同功率用戶信號基站的每個不同功率資源時域、頻域或者功率資源區域管理控制單元都會盡可能包含有多個不同信號用戶發射的信號，需要我們逐次采樣進行分析檢索各個不同信號用戶的基站發射信號，所以我們利用了NOMA型的功率和頻域復用技術，通過系統依次發射不同用戶功率域的信號，能夠對不同用戶群的信號依次進行了上下行一次發射功率域的復用，得到很好的復用技術綜合利用。總之，就是通過簡單直接、易于用戶操作的一種方式對它來進行接收和處理發送用戶信號，通過這樣的一種技術手段，對不同用戶信號進行有效率的區分，減少系統被干擾的情況，使各個地方的邊緣用戶得到好的服務。

關于非正交多址傳輸技術在無線資源控制狀態下的應用，由于無線資源控制的連接，UE是上行同步的，所以按照免調度傳輸機制，UE能夠實現自主上行傳輸，無需再度發送調度請求，所以從環節上節省了流程和信令開銷，有效提升系統自身的容量。所以，在這種狀態下設置者采用預配置方式令多個UE同時進行資源傳輸，并且通過UE的參考信號、擴產序列避免UE簽名序列發生碰撞，以達到幫助用戶識別與檢測的目的。當UE有任務送達時，隨機選擇傳輸資源與簽名序列進行接入，接收機通過高級和復雜的盲檢測算法幫助用戶實現識別與檢測的目的。

2.2 多用戶共享接入技術

多用戶無線網絡接入和非正交多址無線網絡傳輸技術(multi-usersharedaccess，MUSA)也是一種典型的非正交多址無線網絡接入正交網絡傳輸技術，是基于Internet的CDMA正交多址接入技術的一個最新加強版[4]。通過多個用戶來共享復用相同的頻域、時域及擴頻空域，通過對不同頻域內各用戶端的信號數據進行不同頻域擴頻率的信號編碼，充分發揮優勢提高系統的信號數據處理資源復雜性和應用信號處理計算能力，將其在技術上的綜合運用效果擴展推廣到各個頻域內的不同時域信號編碼應用單元上。用戶在新的模塊單元中能夠通過設置新的源和碼進行單元序列的重新分配和調制，例如以調制單元算法符號為目的進行調制序列中的符號分別值，以此達到為新的用戶發送新型調制算法信號的目的。由于這一創新技術系統操作過程難度不大，且系統運行操作容易進行控制，能完全滿足5G系統的容量電池使用壽命控制需求，因此被很好地廣泛地適用于各種互聯網通信技術中，現被廣泛研究利用，收到了很好的實際應用效果。

2.3 稀疏碼分多址接入技術

稀疏碼分多址接入技術(Sparse Code Multiple Access，SCMA)是一種碼域非正交多址接入技術。這是一種精湛的擴頻碼組碼方式，是一種完全不同的多址接入技術手段，具有獨特的優勢和適用方式[5]。這一技術來自一個或多個用戶的多個數據層，結合多維調制技術與擴頻技術，向用戶提供最優的碼本集合，再通過非正交疊加和碼域擴頻在同一時頻資源單元中發送。通過時頻接收端對一個多用戶時頻進行無線聯合時頻檢測，并通過各種技術手段將時頻數據資源處理單元進行分離并輸出數個時頻數據處理層，然后再通過結合時頻信道信號譯碼技術完成對一個多用戶的時頻信息數據恢復。這一新型信息處理技術在我國通用通信電子及其他移動互聯網上的信息處理系統中，也已經成功得到了廣泛應用。與目前國內傳統的各種網絡數據接入資訊通信應用技術及其應用領域相比，稀疏的數字編碼數據分析和多址式的網絡數據接入資訊通信應用技術仍然能夠具有極高的業內國際技術普世性和應用價值。由于其本身能夠具有強大網絡靈活性和網絡信息源的多樣性，并且它本身能夠與5G網絡進行完美的通信銜接，發揮簡便和高效的無線通信網絡作用，因此可以說它是非正式的在雙向多址無線通信網絡技術應用領域，需要被大力挖掘研究并被發掘和適用的一種通信技術手段。

3 非正交多址接入技術比較及建議

NOMA 是只有功率域使用的非正交多址接入技能，運用的是不一樣的用戶信號強弱的線性放在一起，硬件組成較為簡單，技術性不高[5]。SIC接收機也相對簡單，是非正交多址接入科技中最基礎的一種，與現有的較為成熟的多址技術相比，對移動通信的要求影響較小，能夠和4G OFDMA融合，只是此功率域的用戶層一定要少，不然系統會變得極其復雜，系統的性能也會隨之降低。由于設施構成以及技術的原因，系統的最大功率域強度是有限的，功率可以區分用戶的層次數也必須少，因此MOMA技術的運用率也相對較少，無法達到5G系統速率高、覆蓋廣、容量大、連接數較廣的基本需求。但技術相對簡單，對于5G系統的規劃有諸多輔助作用。

MUSA是僅有碼域應用的非正交多址接入技術，獲得能夠承載多個用戶信號的目標擴頻技術，雖然較為成熟，但擴頻碼是一種低互相關性復數域星座式短序列多元碼，同時因為擴頻經過在用戶信號數據上實行操作，擴頻的用處會讓用戶信號碼加強到擴頻碼數的倍數。因此，頻承接資源單位的擴頻用戶數量較多。擴頻碼本身的位數也會隨之增加，經過擴頻后的用戶信號位數也將展現幾何級數的增加，不光會對無線傳輸中的有效數據傳輸率造成影響，還會加強系統處理擴頻經過的負擔以及難度，減少系統的性能。即使MUSA在同時頻用戶層數上比NOMA 占有優勢，但是是用減少系統性能為交換的，技術的簡潔化也不再被5G所適用。

SCMA一樣是一種非正交多址接入技術。不一樣的是采取的擴頻碼是能夠接收復雜度不高的信息傳遞算法以及多個用戶結合迭代法的稀疏碼。而且，SCMA還用F-OFDM進行較為適當的資源配置，能夠靈活地調節時頻承載資源單元的大小，不光能夠適應系統接入較多業務時的不同需要，還可以在某種程度上加強系統的頻譜容量以及接入效果。但是由于都是碼域系統，也一樣存在部分問題特別是稀疏碼，只能用多數的量的擴頻碼倍數。但由于稀疏碼的可調控性質，可幫助系統根據空口場景在用戶數與系統性能之間平衡調整。因此，最終導致SCMA整體功能要比MUSA更強，也更加適用于5G的相關標準。

盡管其中NOMA、MUSA和SCMA各自都有自己優勢，由于5G應用技術仍然面臨著巨大的市場發展，還需要更深入地進行探索和不斷開拓。因此，為了不斷增大其適用的發展空間，我們常常需要根據5G應用技術不同的適用發展情況，根據具體的應用側重點，對這一領域技術適用的重點領域及適用發展情況問題進行再深入研究，不斷地對這一應用技術手段進行系統優化綜合處理，形成更加系統完備的應用技術手段，并準確掌握這一技術手段使用過程中的技術重點，對適用這一領域的技術重點應用方向問題進行深入研究，從而為其他同行業的技術人員給予技術幫助。

4 結語

通過對新型寬帶多址無線通信網絡接入器的主要技術性能特點問題進行比較系統性的研究以及分析，不僅發現了其巨大的實用價值，而且也充分了解了其主要發揮作用的基本原理和工作機理。