5G：非正交多址技术(NOMA)的性能优势(1)
noma原理
noma原理Noma原理是一种用于无线通信的算法，它的全称是Non-orthogonal Multiple Access，意为非正交多路访问。
Noma原理可以帮助提高无线通信的效率和容量，同时减少功耗等问题。
下面将介绍Noma原理的几个重要特点和应用场景。
一、特点1. 非正交多址：Noma原理允许多个用户同时使用同一频率和时间资源，而不需要像传统的TDMA、FDMA、CDMA等技术一样进行频率和时间划分。
2. 超密集：Noma原理在使用相同频段的情况下，可以支持更多的用户接入，从而提高了网络的容量。
3. 非对等服务：Noma原理通过给不同的用户分配不同的功率和速率，以满足不同用户的需求，这种非对等服务模式可以应用于各种场景。
4. 算法复杂度低：Noma原理的处理复杂度较低，能够满足现有的无线通信系统的要求。
二、应用场景1. 5G通信：5G网络是一个高密度的网络，需要支持大量设备的同时接入，而Noma原理能够提高网络的容量和覆盖范围，因此能够对5G网络的建设起到积极的促进作用。
2. 物联网：物联网需要支持大量设备的同时接入，这正是Noma原理的强项，因此可以被广泛应用于物联网场景中。
3. 多用户信道：在有多个用户接入的情况下，Noma原理可以提高系统的容量和效率，以达到更好的性能。
4. 再生能源：再生能源的发电机组通常需要通过无线通讯系统进行监测和控制，而Noma原理能够提高通讯效率和容量，因此是再生能源监测的一个较好的选择。
总之，Noma原理是一种新的无线通信技术，它能够提高网络的容量和效率，同时支持多种应用场景。
虽然它还存在一些技术上的挑战，但随着无线通信技术的发展，Noma原理将会得到更加广泛的应用和推广。
面向5G的非正交多址接入技术
面向5G的非正交多址接入技术董园园;张钰婕;李华;王春雷;刘晓菲;戴晓明【摘要】在频谱资源受限的情况下,非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)技术由于其良好的过载性能而受到广泛关注.首先,提出了基于复杂度受限的NOMA理论设计模型;接着,对目前主流的NOMA技术方案进行了研究分析,并针对每种方案给出了其设计原理;进一步,设计了基于期望值传播(expectation propagation,EP)的低复杂度接收机;最后,通过仿真比较了NOMA 与传统正交多址接入(orthogonal multiple access,OMA)技术的性能.结果表明,NOMA较传统的OMA技术能够显著提升系统容量和误码率(block error rate,BLER)性能.【期刊名称】《电信科学》【年(卷),期】2019(035)007【总页数】10页(P27-36)【关键词】资源受限;非正交多址接入;复杂度受限;低复杂度接收机【作者】董园园;张钰婕;李华;王春雷;刘晓菲;戴晓明【作者单位】北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083;北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083;北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083;北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083;北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083;北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TP393多址接入技术是无线通信系统网络升级的核心问题，决定了网络的容量和基本性能，并从根本上影响系统的复杂度和部署成本[1]。
从1G到4G无线通信系统，大都采用了正交多址接入（orthogonal multiple access，OMA）方式来避免多址干扰，其接收机复杂度相对较低，但限制了无线通信资源的自由度（degree of freedom，DoF）[2]。
非正交多址技术
非正交多址技术非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）是一种新型的多址技术，它采用功率调制的方式，将多个用户的发射信号合并到一起，通过空时分集和带宽分配的方法在用户机上进行分离，使多个用户可以使用同一个信道、共用同一段时间和频段，从而实现性能增加，功效提高。
1. 工作原理NOMA的工作原理主要是通过功率调制来实现不同用户的信号合成，基于发送用的的功率差异，把归一化的比特序列按不同的功率值发送，接收端则可以根据收到的信号利用空时分集技术将不同用户间的信号分离出来，最终实现多址的传输。
2. 优势（1）提高系统容量：由于NOMA采用了空时分集技术，可以把不同用户的信号合成到一起发出，利用较小的带宽容量，可以提供大量的用户容量，大大提高系统的容量效率。
（2）功效提高：较其他多址技术，NOMA能够提高不同用户之间无线信道下的功效，由于采用了功率调制，可以对多个用户的发射功率进行更精细的调节，最终提高信道的功效。
（3）较好的业务可扩展性：NOMA可以进行动态的分配方法，根据业务的不同，可以调节用户间的信号聚合程度，以实现发射功率的优化，从而实现不同业务的扩展。
3. 缺点（1）复杂的接收结构：要实现NOMA多址传输，接收端需要建立较复杂的结构，其中需要采用SIC技术，用以实现比较精确的空时分集，而这部分增加了接收端的复杂度。
（2）受功率差异制约：NOMA的信号分离依赖于不同用户的发射功率差异，如果这个发射功率差距太小，则不存在足够的发射功率差异，从而不能有效的实现信号分离，这也有可能影响系统的效率。
4. 应用NOMA可以应用于移动通信、宽带接入等，可以有效地提高不同用户之间的连接容量，降低用户之间的无线信道功效，有效地满足无线信道容量和功效之间双重要求。
目前，NOMA已经应用在5G移动通信系统，未来也会用于更多的现代通信系统，以满足动态变化的应用环境。
5G通信网络中的非正交多址技术研究
5G通信网络中的非正交多址技术研究随着技术的不断发展和社会的进步，无线通信的需求越来越迫切。
为了更好地满足人们对高速、高容量、低延迟的通信需求，5G通信网络成为业界关注的焦点。
在5G通信网络中，非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）应运而生，成为提高系统容量和频谱效率的重要手段。
本文将对5G通信网络中的非正交多址技术进行研究，并探讨其在未来通信系统中的应用。
首先，我们需要了解非正交多址技术的基本原理。
在传统的多址技术中，用户通过时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）或频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）来共享无线资源。
而在非正交多址技术中，多个用户在同一个时间和频率资源上同时进行传输，通过采用功率域多址（Power Domain Multiple Access，PDMA）或码域多址（Code Domain Multiple Access，CDMA）等技术手段实现。
非正交多址技术具有许多优势。
首先，它可以提高系统容量和频谱效率。
由于多个用户同时传输，频谱资源得到了更充分的利用，从而提高了系统的总体容量。
其次，非正交多址技术在保证频谱效率的同时，可以较好地满足不同用户的通信需求。
通过控制不同用户的发送功率和码率，可以根据用户的要求提供不同的服务质量。
此外，在非正交多址技术中，用户之间的相互干扰可以通过适当的信号处理技术进行抑制，从而减小系统的总体干扰。
非正交多址技术在5G通信网络中有多种应用场景。
首先，非正交多址技术可以用于提高物联网（Internet of Things，IoT）设备的连接密度。
由于IoT设备数量庞大，传统的多址技术往往难以满足其连接需求。
而采用非正交多址技术可以允许多个IoT设备同时传输数据，从而有效提高连接密度。
其次，非正交多址技术还可以用于提供定位服务。
5g物理层协议解读
5g物理层协议解读一、前言近年来，随着5G技术的发展，它已经成为了人们关注的热门话题之一。
其中，5G物理层协议是5G网络中最核心的技术之一。
在本文中，我们将详细讲解5G物理层协议的相关知识。
二、5G物理层协议的定义5G物理层协议是指5G网络中传输数据的物理层协议，它是5G网络中最基础的部分。
5G物理层协议主要负责将数字信号转换成无线信号，并在无线信号传输过程中完成调制、解调、编码、解码等相关操作。
三、5G物理层协议的特点1. 高速率：5G物理层协议的传输速率达到了10Gbps，相比之前的4G网络大幅提升。
2. 低延迟：5G物理层协议的延迟时间大大降低，可以实现毫秒级的延迟。
3. 高可靠性：5G物理层协议采用的是多天线技术，可以有效减少因信道干扰而产生的误码率，提高传输可靠性。
4. 高频段：5G物理层协议采用的是毫米波技术，可以在高频段进行传输。
这种技术可以大幅提升传输速率和带宽。
5. 能量效率：5G物理层协议在传输数据时，能量消耗比4G网络低，可以更好地提高能量效率。
四、5G物理层协议的架构5G物理层协议的架构分为两层。
第一层是物理介质依赖层，主要完成数据的信号调制、调制解调、信道编码和物理层信道建立等操作。
第二层是物理层控制平面，主要完成无线资源的管理、调度、协商以及物理层与网络层之间的接口。
五、5G物理层协议的编码、调制和信道建立1. 编码：5G物理层协议采用的是低密度奇偶校验（LDPC）编码技术。
这种编码技术可以在保证传输质量的同时，有效降低传输复杂度。
2. 调制：5G物理层协议采用的是正交频分复用（OFDM）调制技术。
这种技术可以在传输中实现多路传输，提高传输效率。
3. 信道建立：5G物理层协议采用的是非正交多址（NOMA）技术。
这种技术可以在同一频段上实现多个用户的传输，提高频谱利用率。
六、5G物理层协议的应用1. 无线通信：5G物理层协议可以广泛应用于无线通信领域，提高传输速率和带宽。
非正交多址接入(NOMA)含代码
NOMA原理介绍：NOMA代表"Non-Orthogonal Multiple Access"，是一种多址接入技术，旨在提高无线通信系统的频谱效率和连接性能。
与传统的正交多址接入技术（如OFDMA）不同，NOMA允许多个用户在相同的时间和频率资源上传输数据，而不需要将资源划分为互不干扰的子通道。
关键特点和原理包括：1.非正交资源分配：NOMA允许多个用户共享相同的时间和频率资源，这些用户的信号可以在接收端以非正交的方式叠加。
这意味着用户之间的信号可以重叠在一起，而不会引起严重的干扰。
2.功率分配：在NOMA中，不同用户被分配不同的功率水平，以确保弱用户的信号在强用户的信号之上。
这种功率分配有助于提高系统性能，特别是在高信噪比条件下。
3.多用户检测：接收端使用多用户检测技术，例如迭代干扰取消（ICIC）或干扰消除等，来分离和解码不同用户的信号。
这需要高度复杂的信号处理算法。
4.频谱效率：NOMA可以实现较高的频谱效率，因为多个用户可以共享相同的频谱资源，提高了频谱利用率。
NOMA的应用领域包括5G和更高一代移动通信标准，以满足日益增长的设备连接和高速数据传输需求。
通过允许多个用户共享资源并使用非正交信号传输，NOMA有望提高通信系统的性能，并支持更多用户同时连接。
然而，NOMA也需要复杂的信号处理和功率分配算法，以实现最佳性能。
以下是实现NOMA原理的matlab代码：定义系统参数num_users = 2; 用户数量num_symbols = 4; 符号数量SNR_dB = 20; 信噪比（dB）生成随机数据符号user_symbols = randi([0, 1], num_users, num_symbols);创建信道h = (randn(num_users, 1) + 1i * randn(num_users, 1)) / sqrt(2); 随机复数信道增益生成非正交信号tx_signal = zeros(num_users, num_symbols);for i = 1:num_userstx_signal(i, :) = sqrt(10^(SNR_dB/10)) * user_symbols(i, :); 调整功率end合并信号composite_signal = sum(tx_signal, 1);添加噪声SNR = 10^(SNR_dB/10); 线性信噪比noise_power = 1 / (SNR * 2); 噪声功率noise = sqrt(noise_power) * (randn(1, num_symbols) + 1i * randn(1, num_symbols));接收信号received_signal = composite_signal + noise;检测和解码decoded_symbols = zeros(num_users, num_symbols);for i = 1:num_usersdecoded_symbols(i, :) = received_signal .* conj(h(i)) / (abs(h(i))^2);end显示结果disp('发送的数据符号:');disp(user_symbols);disp('接收到的数据符号:');disp(decoded_symbols);\。
5G移动网络非正交多址接入关键技术研究
5G移动网络非正交多址接入关键技术研究随着移动通信技术的不断发展，人们对于移动网络的需求也越来越高。
为了满足这一需求，5G移动网络应运而生。
5G移动网络作为下一代移动通信技术的代表，其具备了更高的数据传输速率、更低的延迟和更大的连接密度等特点，极大地提升了移动通信的性能。
非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，简称NOMA）作为5G移动网络的关键技术之一，被广泛应用于多用户之间的数据传输。
传统的多址接入技术（如CDMA）中，不同用户之间通过时域、频域或码域的分离来实现多用户之间的数据传输。
而NOMA通过在相同的时频资源上同时传输多个用户的数据，将用户之间的信号进行叠加，在接收端通过信号解码技术将各个用户的数据分离出来。
这种方式能够提高频谱的利用效率，增加网络的容量。
在5G移动网络中，NOMA技术的应用面临着一些关键的挑战。
首先，多用户之间的信号叠加会导致干扰的增加，降低系统的性能。
为了解决这一问题，研究人员提出了不同的干扰管理策略，如干扰消除、干扰抑制和干扰分离等技术。
其次，NOMA技术对于用户之间的信道状态信息的要求更高。
传统的多址接入技术中，用户之间的信道状态信息是相互独立的，而NOMA技术中，用户之间的信道状态信息是相互关联的。
因此，需要设计适应NOMA技术的信道估计和反馈算法，以提高系统的性能。
此外，NOMA技术还需要考虑用户之间的公平性。
由于NOMA技术将信号叠加在一起进行传输，可能导致某些用户的信号质量较差，影响用户的体验。
因此，研究人员需要设计公平的资源分配算法，以保证每个用户都能够得到适当的资源。
总之，5G移动网络非正交多址接入是5G移动通信技术的重要组成部分。
通过研究非正交多址接入的关键技术，可以提高移动通信网络的性能，满足人们对于移动通信的需求。
未来，随着技术的不断发展，非正交多址接入技术将在5G移动网络中发挥更加重要的作用。
浅谈非正交多址技术
浅谈非正交多址技术(NOMA)摘要：在频谱资源紧缺的今天，作为一项潜在的5G关键技术，能很好地提高频谱效率的非正交多址接入（NOMA）越来越受到人们的关注。
本文将先简述非正交多址技术的技术原理与特点，与3G，4G时代的技术性能对比以及与面向5G的其他多址接入技术作对比，来分析非正交多址技术（NOMA）的性能优势。
关键字：非正交多址技术，5G。
1非正交多址技术(NOMA)的基本原理NOMA的基本思想是在发送端采用非正交传输，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰删除（SIC）实现正确解调。
虽然采用SIC接收机会提高设计接收机的复杂度，但是可以很好地提高频谱效率，NOMA的本质即为通过提高接收机的复杂度来换取良好的频谱效率.下面我们做一个简单的推导来简述原理。
假设UE1位于小区中心，信道条件较好；UE2位于小区边缘，信道条件较差。
我们根据UE的信道条件来给UE分配不同的功率，信道条件差的分配更多功率，即UE2分配的功率比UE1多。
发射端假设基站发送给UE1的符号为 x1，发送给UE2的数据为 x2，功率分配因子为 a。
则基站发送的信号为s=sqrt(a) x1 + sqrt(1-a) x2因为UE2位于小区边缘，信道条件较差，所以我们给UE2分配较多的功率，即0 < a < 0.5。
接收端UE2收到的信号为y2=h2 s + n2 = h2( sqrt(a) x1 + sqrt(1-a) x2 ) + n2因为UE2的信号x2分配的功率较多，所以UE2可以直接把UE1的信号x1当作噪声，直接解调解码UE2的信号即可。
UE1收到的信号为y1=h1 s + n1 = h1( sqrt(a) x1 + sqrt(1-a) x2 ) + n1因为UE1的信号 x1 分配较少的功率，所以UE1不能直接调节解码UE1自己的数据。
相反，UE1需要先跟UE2一样先解调解码UE2的数据 x2。
解出 x2 后，再用 y1 减去归一化的 x2 得到UE1自己的数据，y1 - h2 sqrt(1-a) x2 .最后再解调解码UE1自己的数据。
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5G：非正交多址技术（NOMA）的性能优势
移动通信技术发展到今天，频谱资源也变得越来越紧张了。
同时，为了满足飞速增长的移动业务需求，人们已经开始在寻找既能满足用户体验需求又能提高频谱效率的新的移动通信技术。
在这种背景下，人们提出了非正交多址技术（NOMA）。
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。
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。
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。