什么是NOMA？与OFDMA有何不同

什么是NOMA？与OFDMA有何不同？\o"5G"#5G\o"NOMA"#NOMA\o"OFDMA"#OFDMA一、NOMA(非正交多址接入)无线通信在1G、2G和3G时代分别引入了频分多址(FDMA)、时分多址和码分多址。在LTE和LTE-Advanced中采用了正交频分多址(OFDMA)和单载波(SC)-FDMA作为正交多址(OMA)方法。这种正交设计的好处是用户之间没有相互干扰，因此即使使用简化的接收器也可以实现良好的系统级性能。然而这些技术都无法满足未来无线接入系统(5G)的高要求。NOMA(Non-orthogonalmultipleaccess)也称为非正交多址接入，被认为一种很有前途的多址技术，其可以显着提高5G移动通信网络的频谱效率。二、NOMA基本原理如图1所示，在一个BS(基站)和两个(或多个)用户设备(UE)的场景中经常会出现来自BS发射信号和UE收发器的信号在下行和上行方向信号叠加的问题。图1.无线场景中NOMA功率分离示意图所以在用户(UE)侧需要进行多用户信号分离，以便每个UE可以检索其信号并解码自己的数据。这可通过非线性接收器的最大似然检测(maximumlikelihooddetection)或SIC((SuccessiveInterferenceCancellation-连续干扰消除)技术解决。而SIC解码的最佳顺序是按噪声和ICI功率归一化的信道增益递减顺序。基于这个顺序我们实际上可以假设任何用户都可以正确获得解码顺序在其之前的其他用户信号。在两个UE的情况下，假设UE-2不执行干扰消除，因为它在解码顺序中排在第一位。UE-1首先对UE-2信号进行解码，并从总接收信号中减去其分量，从而得到自己的信号分量并对其进行解码，不受UE-2信号的干扰。NOMA使用电源域将信号相互分离。NOMA提供了一个新的维度，可以在其中分离信号并允许接入基站。这种技术以前在2G、3G或4G内都没有使用过。三、NOMA与OFDMA在OFDMA中不同的UE信号在不同的频率资源上发射，但在NOMA的情况下不同的UE信号以相同的频率，但在不同的功率电平上发射；具体取决于UE在小区中的位置。当UE之间的信道增益和路径损耗的差异较大时，NOMA与OFDMA相比的性能增益会增加。根据这个简单的两个UE情况，NOMA提供了比OFDMA更高的总和速率。事实上小区中心UE在速率方面有所提高，因为该UE是带宽受限的，因此可以从使用双带宽中获益更多，即使这是以低得多的发射功率为代价的。同时小区边缘的UE由于功率受限，在速率方面也有所提升；在NOMA下它的发射功率只是略微降低，但它的发射带宽可以翻倍。

图2.NOAM与OFDMA对比图四、NOMA在5G场景应用作为一种有前途的5G技术，NOMA已被证明与5G通信的其他关键使能技术兼容。例如异构网络架构将在5G网络中发挥重要作用，宏基站和小基站协作实现频谱共享。NOMA有利于异构网络，因为通过利用NOMA原理，可以在一个小小区中为更多用户提供服务。同时，NOMA在M2M(机器对机器)通信、UDN(超密集网络)和mMTC(海量机器类型通信)中的应用正在研究中，NOMA的使用可以有效支持5G的大规模连接和物联网功能。五、NOMA面临的挑战凭借其鲜明的特点NOMA一直是5G网络的最强候选者。然而成功实施NOMA仍然存在以下挑战：首先，它需要高计算能力来运行SIC算法，特别是对于大量用户以高数据速率运行。其次，功率分配优化仍然是一个具有挑战性的问题，尤其是当UE在网络中快速移动时。最后，SIC接收器对在衰落信道中很容易发生的