11.2 新型多址技术

新型多址技术§11.2郭婉莹新型多址技术

多址技术是无线接入网实现多用户信号区分和可靠传输的关键。1G：频分多址FDMA2G：时分多址TDMA和码分多址CDMA，实现通信数字化。3G：宽带码分多址WCDMA和CDMA2000，提升数据速率。4G：正交频分多址OFDMA，进一步提高频谱效率。5G：在OFDMA的基础上，引入非正交多址NOMA、稀疏码分多址SCMA、多用户共享接入MUSA及图样分隔多址PDMA等，提升频谱利用率和接入能力，满足多样化需求。非正交多址技术非正交多址接入（NOMA）是一种提升频谱利用率的新型技术。它允许多个用户共享相同的资源进行传输。功率域NOMA（PD-NOMA）是其主要实现形式。通过功率分配和串行干扰消除，NOMA实现了接近容量极限的性能。功率分配基站根据信道条件分配功率。信道条件好的用户分配较小功率信号叠加基站将多个用户信号在功率域叠加，实现资源共享干扰消除接收端使用SIC技术分离用户信号，消除干扰非正交多址技术功率域叠加基站将用户1和用户2的信号在功率域进行叠加传输。由于用户1的信道条件较优，基站为其分配较小的功率；而用户2的信道条件较差为保证其信号的可靠解码，基站为其分配较大的功率。12串行干扰消除在接收端，用户1先重构并移除用户2的信号，在较高SINR下解码自身信号；用户2因功率较高，尽管受用户1干扰，仍能正确解码其自身信号。稀疏码分多址技术SCMA通过稀疏本码设计，实现多个用户在同一资源块上的非正交传输：核心概念

稀疏码本设计实现多用户共享发送端处理

信道编码与SCMA编码映射技术优势

提升效率与抗干扰能力接收端处理

解映射与多维码字还原稀疏码分多址技术通过稀疏码本设计，多个用户可在相同资源块上传输数据，提高频谱效率和用户容量。用户数据经信道编码后，输入SCMA编码器进行稀疏扩频和多维调制，生成非正交码字并映射至资源块。接收端解映射码字后，SCMA解码器恢复多维码字，再由Turbo解码还原用户数据提升资源利用率，增强抗干扰能力，降低映射复杂度。图样分隔多址技术发送端设计多用户信号通过特定的图样矩阵进行资源映射资源复用在时域、频域和空域资源内实现多用户信号复用传输接收端处理利用串行干扰抵消算法进行信号检测和分离最终效果实现上行和下行的非正交传输，接近多用户信道容量极限PDMA是一种基于特征图样的新型非正交多址技术，通过收发端联合设计，在相同时、频、空资源中实现多用户信号的高效复用。图样分隔多址技术上行系统设计允许多个用户在相同时频资源中并行传输信号。通过设计具有区分度的特征图样矩阵，系统可在多个维度实现非正交复用，提升频谱效率。资源共享原理核心在于利用特征图样矩阵进行资源映射，使不同用户在相同资源块中发送互不干扰的信号。通过图样的稀疏性和差异性设计，实现用户间的低互扰、高复用。图样分隔多址技术下行系统应用在多用户下行传输场景中，PDMA可与多天线技术实现协同设计。针对处于不同波束方向的用户组，系统采用波束成形技术实现空间域的用户分离；而对位于同一波束内的用户，则通过PDMA的时频域特征图样设计实现非正交多址复用，从而突破传统空分复用在波束维度上的用户接入限制，进一步提升系统容量与频谱利用效率。图样分隔多址技术发送端设计：功率分配和图样映射。PDMA发送端负责用户信号的功率分配与特征图样矩阵设计。以6个用户映射至4个资源块为例，不同用户采用不同稀疏图样：用户1（"1111"）：映射到所有资源块用户2（"1110"）：映射到前三个资源块用户3（"1100"）：映射到前两个资源块接收端设计：SIC检测与干扰逐步消除接收端按信道质量优先进行串行干扰消除（SIC），已解码用户的信号用于抵消干扰，逐步实现多用户信号的分离与可靠解调，提升系统解码性能。多用户共享接入技术MUSA是为满足5G网络中“海量连接”与“高带宽”需求而设计的一种非正交接入方案。该技术利用复数域多元扩频序列与先进多用户检测算法，使节点在无需调度的情况下实现状态自主唤醒与快速接入。在相同资源下支持大量用户同时接入，实现免调度、高过载。多用户共享接入技术上行传输机制：复数扩频序列和多用户检测复数域多元扩频序列通过分配不同序列实现多用户共享接入。扩频后的用户符号在发送端叠加后共同映射到资源块中传输。多用户检测接收端利用SIC等算法，优先检测信道质量较好的用户信号，并逐步剥离干扰，重构其他用户数据。14非正交叠加编码优化通过优化的非正交叠加编码提升系统性能。传统方案虽然接近容量极限，但星座点映射精度不足，易导致解调误码率上升。增强型叠加编码与抗干扰能力引入增强的叠加编码方法，优化星座点设计，具备更强映射属性。通过最小欧氏距离最大化，提高抗干扰性能。符号级SIC接收机制接收端优先解调功率大的用户信号并消除干扰，再逐步解调功率小的用户信号。符号级SIC实现了系统简化，降低了终端功耗与延迟。下行传输优化：叠加编码和符号级SIC多用户共享接入技术候选多址技术RSMA（速率分割多址接入）采用分层编码实现功率与速率灵活分配，有效应对用户间干扰。适用于异构网络下的复杂通信。BDM（比特分割复用）在比特层面实现多用户复用，简化实现方式并降低延迟。适用于边缘计算和小型专网应用。异构网络中表现出色IGMA（交织网格多址接入）基于网格映射结构优化接入效率，具备较强抗干扰能力。适用于大规模物联网接入场景。适合大规模物联网应用小型专网中效果显著LSSA（低扩频特征接入）