非正交多址 NOMA

• 非正交多址接入，即Non Orthogonal Multiple Access
• 采用非正交的功率来区分用户，用户之间的数据可以在同一个时隙，同一个频点上传输
• 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
• 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 （即非正交多址）
• 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接收机再根据不同用户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。

串形干扰删除 SIC

• Successive Interference Cancellation
• 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。
• 在SIC信号检测过程中，很重要的一点是用户检测的顺序。这里进行排序是根据用户的信号功率来进行的。

举例一

下面我们以两个UE为例详细的介绍NOMA的技术原理。如图所示，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的数据为x(1),发送给UE2的数据为x(2)，功率分配因子为a。

  • 基站发送的信号为s = sqrt(a) x(1) + sqrt(1-a) x(2)

  • 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

  • h(i)是信道系数，w(i)是信道高斯白噪声和小区干扰
  • UE(2)收到的信号为y2=h(2)s + w(2) = h(2)( sqrt(a)x(1) + sqrt(1-a)x(2) )+ w(2)
  • 因为UE(2)的信号x(2)分配的功率较多，所以UE(2)可以直接把UE(1)的信号x(1)当作噪声，直接解调解
    码UE(2)的信号即可。
  • UE(1)收到的信号为y1=h(1)s+w(1) = h(1)( sqrt(a)x(1) + sqrt(1-a)x(2) )+ w(1)
  • 因为UE(1)的信号x(1)分配较少的功率，所以UE(1)不能直接调节解码UE(1)自己的数据。相反，
    UE(1)需要先跟UE(2)一样先解调解码UE(2)的数据x(2)。解出x(2)后，再用y(1)减去归一化的x(2)得
    到UE(1)自己的数据，y(1) - h(2) sqrt(1-a) x(2).最后再解调解码UE1自己的数据。

举例二

• 在一个由3个用户共享的子信道上，叠加后的信号为x=x(1)+x(2)+x(3)。

  • x(i)(i=1,2,3)分别代表3个用户信号，其中，信号功率x(1)<x(2)<x(3)

  • 在接收端， 接收信号y(i)=h(i)x+w(i)。
    其中，h(i)是信道系数，w(i)是信道高斯白噪声和小区干扰。

• SIC接收机解调3个用户过程为：

  • 先要将接收信号按照信号功率大小进行排序，这里由于x(3)信号功率最强，先要对x(3)进行判决，输出x(3)。
  • 然后恢复出对x(3)的信号估计值，从接收信号中减去x(3)的估计值，得到x(1)+x(2)，
  • 然后将h(2)(x(1)+x(2))+w(2)作为下一级输入。
  • 按照功率顺序依次执行相同的操作，最后先后输出x(2)和x(1)，完成对所有的用户信号检测。