基于NOMA技术的D2D系统容量增强方案研究文献综述

 2023-09-13 09:09

文献综述

课题研究的现状及发展趋势:

目前,全球大部分国家和地区正受益于4G网络建设,面向2020年的5G技术已然愈发成熟。随着物联网(internet-of-things,IoT)[1]的巨大连通性,非正交多址(non-orthogonal multiple access,NOMA)被认为是的一种前途无量的技术,它能够实现频谱有效且海量地接入。不同于传统的正交多址(orthogonal multiple access,OMA)方案,如频分多址(frequency division multiple access,FDMA)、时分多址(time division multiple access,TDMA)和码分多址(code division multiple access,CDMA)等[2]。非正交多址技术允许多个用户在相同资源上,以叠加的方式同时发送信号。非正交多址技术的核心思想是探索实现多址接入的功率域,其中强信道的用户通常受到带宽的限制,而弱信道的用户则受到噪声的限制。总之,非正交多址技术的概念是在发射机处将多个用户叠加在不同的功率电平上,并利用串行干扰删除(successive interference cancellation,SIC)接收机来检测接收机处的信号[3]。更具体地,使用非正交多址技术可以实现大规模的连接,并且通信延迟也可以极大程度降低。在文献[4]中,作者全面叙述了5G系统中非正交多址技术的最新进展,包括非正交多址技术中的最新容量分析、功率分配策略、用户公平性和用户配对方案。此外,前辈在文献中提到基于非正交多址技术的设备到设备通信(device-to-device,D2D)系统频谱效率显著提高[5]。

课题研究的意义和价值:

从信息论的角度,非正交多址接入技术可以逼近下行广播信道和上行多接入信道的容量界。 从方案设计的角度,非正交多址可通过功率域非正交、星座域非正交、码域非正交叠加来实现。 从网络运营的角度,非正交多址能够提升频谱效率和用户连接数,具有较为广泛的应用场景,性能具有顽健性,适用于海量连接场景,且对 LTE 系统具有一定的后向兼容性[6]。

5G将会面临海量用户接入,以及物联网的应用场景对系统容量提出更高的要求,采用正交多址接入技术对于多用户通信来说在接收端实现较为简单,但是面对 5G 对容量更高的要求,传统的正交多址技术显然无法满足,而非正交多址接入在获取系统容量[7]方面均是最优的。引入非正交多址接入技术,主动在发送端引入干扰,并在接收端使用干扰消除技术,可以达到多用户通信的信道容量极限。5G将使网络和各个产品互联,成为真正的万物互联时代,这也为医疗、移动应用、自动驾驶等多个行业变革提供保障。

参考文献:

[1] W. Feng, J. Wang, Y. Chen, X. Wang, N. Ge, and J. Lu.IEEE Internet of Things Journal, to appear, 2018.

[2]王华华,李文彬,余永坤.关于5G的非正交多址接入技术分析[J].无线互联科技,2017

[3]张长青.面向5G的非正交多址接入技术(NOMA)浅析[J]. 邮电设计技术. 2015(11)

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