面向5G的非正交多址接入技术(NOMA)浅析

邮电设计技术/2015/11 49
无线通信 张长青
Radio Communication 面向 5G 的非正交多址接入技术（NOMA）浅析
社会领域。 目前 5G 研究的关键性技术主要有大规模的 MI⁃
MO 天线阵列、全双工、编码与调制、超密集组网、非正 交多址接入（NOMA）、高频段通信、滤波器组多载波系 统（FBMC）、软 件 定 义 网 络（SDN）、网 络 功 能 虚 拟 化 （NFV）、内容分发网络（CDN）等。作为 5G 关键技术之 一，NOMA 技术在同一个子载波、同一个 OFDM 符号对 应的同一个资源单元上，根据不同的信号功率为多个 用户使用，可达到多址接入的目的。由于系统在频域 和时域上仍然保持各子载波正交和每个 OFDM 符号前 插入 CP，NOMA 技术的基础仍是成熟的 OFDM 技术， 实现难度相对较小。
本文分析了 5G 系统中 NOMA 的工作原理，尤其是 NOMA 技 术 中 的 关 键 检 测 技 术 —— 串 行 干 扰 消 除 （SIC）技术，分析了 NOMA 技术在发射端和接收端存在 的困难，指出其实现难度，为了解 5G 提供有益的帮助。
1 非正交多址技术 NOMA
NOMA 的基本思想是在发送端采用分配用户发射 功率的非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过 SIC 接收机消除干扰，实现正确解调。NOMA 技术在时 域仍然可以用 OFDM 符号为最小单位，符号间插入 CP 防止符号间干扰；在频域仍然可以用子信道为最小单 位，各子信道间采用 OFDM 技术，保持子信道间互为正 交、互不干扰；每个子信道和 OFDM 符号对应的功率不 再只给一个用户，而是由多个用户共享，但这种同一子 信道和 OFDM 符号上的不同用户的信号功率是非正交 的，因而产生共享信道的多址干扰（MAI），为了克服干 扰，NOMA 在接收端采用了串行干扰消除技术进行多 用户干扰检测和删除，以保证系统的正常通信。
张长青 无线通信
面向 5G 的非正交多址接入技术（NOMA）浅析 Radio Communication
面向 5G 的
Initial Analysis of NOMA for 5G Mobile Networks
非正交多址接入技术（NOMA）浅析
张长青（中国移动通信集团湖南有限公司岳阳分公司，湖南 岳阳 414000）
Keywords：
Integrated network architecture；Cell division；Cell handover；POI；Leak cable
0 前言
2013 年 5 月，韩国三星电子宣布，率先开发出了首 个 5G 核心技术支撑的移动无线传输网络，在实验室实 现了 1 Gbit/s 的无线数据传输速率，是目前 LTE 最高下 行速率的 10 倍。一年后，瑞典爱立信宣布，其研发的 5G 无线技术部分在测试中，实验室理想状态下的传输 速率高达 5 Gbit/s，这意味着爱立信的 5G 无线传输速 率是目前 LTE 最高下行速率的 50 倍，标志着无线传输 速率再创新高。显然，这些研究工作仅限于 5G 系统中 无线传输的一部分，整个 5G 系统包括的技术特点和网 络架构还远非如此。也就是说，迄今为止还没有一个
关键词：
综合网络架构；小区划分；小区切换；POI；泄漏电缆 doi：10.16463/j.cnki.issn1007-3043.2015.11.011 中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3043（2015）11-0049-05
Abstract：
5G is a mobile communication network system with high speed，super bandwidth，low time delay and super high density link. The NOMA，orienting 5G key technology，changes firstly the occupation of power area from single user to multi user. The total wireless access amount increases 50%. The simplification of the NOMA principle，gives the competition advantages in 5G application. It presents the basic principles of NOMA，then analyzes SIC receiver，which is the key technologies of NOMA，analyzes the related difficulty in NOMA application. Finally it concludes the related experience on 5G application and the problems on NOMA.
—Leabharlann Baidu————————
收稿日期：2015-09-18
权威机构对 5G 系统做出一个全面科学完整的定义，普 遍只是对 5G 系统作了愿景般的描述。
根据《5G 愿景与需求白皮书》描述，5G 具有覆盖 广、速度快、连接设备多、功耗低、时延低等特点。可为 用户提供广泛的无缝业务体验，即使在高速移动环境 下，也能实现 100 Mbit/s 以上的用户体验速率；可为用 户提供光纤般的接入速率，使用户能在局部热点地区 享受到普遍可达 1 Gbit/s 极高数据传输的体验速率；接 近“零”的时延可为用户提供在无线互联网上无人汽车 驾驶的激情体验，保证远程控制在百公里时速汽车的 时延只在几毫秒的安全响应内；低功耗多设备连接则 说明 5G 能够缔造万物互联，不仅具有无数设备的连接 能力，人与人、人与物、物与物间的通信也是如此方便 简单，使得移动通信技术能广泛地应用于工业、家庭和
Zhang Changqing（China Mobile Group Hunan Co.，Ltd.，Yueyang Branch，Yueyang 414000，China）
摘 要：
5G 是一个高速率、超带宽、低时延和超高密度连接的移动通信网络体系。作 为面向 5G 关键技术的非正交多址接入技术（NOMA），第一次将功率域由单 用户独占改为由多用户共享，使无线接入总量提高了 50%。原理的简单性 使其在 5G 应用中具有一定的竞争优势。首先介绍了 NOMA 的基本原理，而 后分析了 NOMA 的关键技术 SIC 接收机，分析了 NOMA 技术应用中的相关 困难，最后总结了 5G 应用带给人们的相关体验和 NOMA 实现存在的问题。