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摘 要：由于5G的出现，通信行业有了极大的改变，其可以看成两个层面：无线和网络。与传统的方法不同，5G将不再具有单一的多访问技术。它使用了一套在整个5G中非常重要的技术：非正交多接入技术，其内涵将更加广泛。本文分析了最流行的非正交多址技术，在当前5G研究共享访问技术和多个非正交多接入技术的多用户中，比较它们各自的优点和存在的问题。以及一些非正交多址技术用于5G多址技术的选择，并提出了选择依据。
关键词：5G；非正交多址；接入技术
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0268-02
前 言
在整个通信系统中，多址接入技术是实现多用户通信的必要手段。在过去的20年中，每一代移动通信系统都伴随着各种接入技术的革新。多通道技术设计不仅要考虑业务的特性，而且还要想到例如：带宽、编码以及调制干扰等的影响。还要考虑设备基带和射频性能和性价比等工程问题。目前，全球4G网络建设方兴未艾。2020的5G研究已经在世界范围内开放。与4G相比，5G网络需要更高的频谱频率和更多的用户连接。看以前的历史，不难发现从1G到4G大多数都是用的正交多址技术，如图1所示。面向5G的非正交多址接入（non-orthogonal multiple access，NMA）技术越来越受到重视。一方面，从单用户信息理论的角度来看，LTE系统的单链路性能非常接近于点对点信道容量，因此单路径效率的增强空间非常有限。另一方面，从多用户信息理论的角度来看，非正交多通道技术不仅可以提高频谱的效率，而且具有更好的逼近能力。有效的用户渠道容量；此外，在系统中由设计角度可以看出，非正交多址接入技术有效增加与有限资源相关的用户数量。接下来，我们将进一步分析非正交多通道的技术原理、方案设计等。
1 非正交多址接入技术分析
1.1 非正交多址接入技术
非正交多接入技术与传统的正交传输技术不同。这个想法是采用复杂接收机设计，可以有效提高频谱效率。由于目前半导体技术不断发展，也在一定程度上大大提高了芯片的处理的能力，在系统中应用非正交传输技术是可行的。有2种主要的技术：应用串行干扰消除技术和该功率的时域复用。Noma下行收发信号处理流程如图1所示。
由于每个基站的域资源单元承载N个用户信号，在接收到N个用户信号的SiC接收原理之后，所有用户信号按第一个强和弱顺序被检索。因此，当基站是用户信号的下游电源时，系统传输信号的功率是最弱的，系统根据不同的信噪比和相关算法分配给UE1。发送信号的发送功率适中，并对UE3发射信号的功率是最强的。这是该功率的时域复用技术。
一般来说，发送和接收端的应用技术工艺简单、直观和容易实现，这是最大的优势。通过使用功率分布和SIC算法，可以有效地区分用户，减少系统的干扰，保证边缘用户的服务质量。
1.2 多用户共享接入技术
多用户共享接入（Multi-User Shared Access MUSA）它是一种典型的基于代码域的非正交多址技术，是对cdma技术的改进。在多用户技术中，多用户可以共享同一时间域、频域和空间域。在每个时间域和频域资源单元中，使用用户信息扩频编码可以显著提高系统的资源重用能力。MUSA上行收发器的信号处理流程如图2所示。
前提是基站中的同一小区和同一时间域。在频域和空间域分别有3个用户，调制符号为“1010”、“1011”、“1001”。根据单元的用户登录信息，基站首先为同一资源单元上的每个用户设置一个代码序列：“100”“110”“111”。MUSA在终端用户调制符号和用户代码序列的算术操作后向“新用户”发送一个信号："101100101100""111110111111""110111111110"。各自的信道响应和噪声的影响后，用户是通过基站天线接收和发送到接收机的解调，其调制符号，根据它们的信道估计和编码序列进行解调。
对于不同的用户来说，MUSA技术可以分配不同的代码序列，没有正交性，因此MUSA实际上是一种扩频技术。因此，MUSA技术相比起来有较低的难度、可控的系统复杂度，并支持很多用户访问原则。原则上，终端电池寿命没有同步升级。
1.3 稀疏码多址接入技术
稀疏码分多址接入（Sparse Code Multiple AccessSCMA）它是一种码域非正交多址技术。作为一种扩频码的码域本质，它与MUSA、SCMA完全不同，而SCMA的基本思想是发送端。将来，它可能来自一个甚至是多个用户的数据层。本文提出了一种将低密度扩频技术与多维调制相结合的方法来选择用户最佳码本，并通过同频时资源单元的码域扩频和非正交叠加来扩展。接收机采用消息传递算法进行低复杂度联合的多用户检测，并通过线性扩展和在同一时间频率资源的多个数据层单元中隔离的SIC接收机，信道解码恢复得到。
SCMA主要是结合两个重要的多址技术，结合低密度的扩频自适应正交频分复用。结合f-ofdm调制器和LDS稀疏线性扩频数据位直接映射根据设计的码本的码字。
滤波OFDM是一种基于子带滤波的自适应滤波算法。该技术将系统分成多个子带，中间只有一条小的保护带。根据实际的业务场景，每条自带就能够以其为基础进行配置，由此可以灵活的达到SG不同的需求。f-ofdm系统的简化模型如图3所示。
和一般的系统相比而言，f-ofdm将频带分成多个子带，并在两端使用带滤波器。由实际的业务场景可知，每个子带可以根据需要（如FFT点、CP长度等）配置不同的參数，下面描述发射机和接收机的处理流程。将每个子带的数据映射到不同的子载波上，通过子带滤波对滤波器进行滤波，抑制相邻波段的干扰，接收机使用匹配滤波器来解决子带数据问题。f-ofdm可重用资源在频率域和时间域灵活SG。它能够在时域内调整保护带宽，甚至达到最小值。它不仅提高了多址接入的效率，而且满足了各种业务空口接入的要求。 因此，由于应用场景设计中代码的灵活性和多样性，SCMA现在备受关注。提出的稀疏编码技术和f-ofdm技术是一个重要的优势。它不仅能快速的码域用户信号的分离，而且适应5G的多样性。目前提出的研究的主要困难是如何设计高效的码本，如何使译码算法更快、更简单。提出的是一个有巨大潜力的非正交多址技术。
2 3种非正交多址接入技术的比较
NOMA相比较而言它是比较简单的非正交多址技术，它利用多用户信号的线性叠加，硬件结构简单、低技术。MUSA采用扩频载波资源单位相同时频编码技术，它是非正交多址技术在编码领域中的应用。MUSA是在同一频率的用户级别比NOMA更好，但这是以降低系统成本为代价的。SCMA可以相对灵活地调整时频资源单元的大小。它不仅能适应多种业务的各种需求，在很大的可能上提高了整个系统的频谱容量和多址接入效率。PDMA可以对不同用户的信号进行添加不同的信号频率以及资源。但它的技术是最复杂的，需要研究。表1显示了3种非正交多址技术的特点和优缺点。
3 结束语
与正交多址（正交多址接入）技术相比，对于非正交多址方案的分析，NOMA的实现能力是多路复用，因此接收机具有一定的复杂性。MUSA相对而言是典型的非正交规划代码域，使用多个代码序列扩频。虽然技术相对简单，但用户之间的干扰较大，无法进行。越来越多的用户负载；PDMA组合优化代码域、空间域和功率。使用简单的SIC图来区分不同的信号域，复杂度太大，难以实现。
对于5G，非正交多址技术可以在不增加资源占用的情况下，同时提高频谱利用率，同时为更多的用户服务，具有应用场景广泛、适合大规模连接场景等优点。尽管现在各个非正交多址技术各有优点，但是5G多址技术的选择仍然是不同的，而应把重点放在传统的频率域和时间域的承载资源。此外，各种技术还需要未来的优化。
参考文献
[1]康绍莉，戴晓明，任 斌.面向5G的PDMA图样分割多址接入技术[J].电信网技术，2015（5）：43～47.
[2]张长青.面向5G的非正交多址技术（NOMA）浅析[J].邮电设计技术，2015（11）：49～53.
[3]毕 奇，梁 林，杨 姗，等.面向5G的非正交多址接入技术[J].电信科学，2015（5）：14～21.
[4]王 波，梅曉丽.浅析非正交多址接入技术[J].卷宗，2015（4）：280.
收稿日期：2018-5-24
关键词：5G；非正交多址；接入技术
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0268-02
前 言
在整个通信系统中，多址接入技术是实现多用户通信的必要手段。在过去的20年中，每一代移动通信系统都伴随着各种接入技术的革新。多通道技术设计不仅要考虑业务的特性，而且还要想到例如：带宽、编码以及调制干扰等的影响。还要考虑设备基带和射频性能和性价比等工程问题。目前，全球4G网络建设方兴未艾。2020的5G研究已经在世界范围内开放。与4G相比，5G网络需要更高的频谱频率和更多的用户连接。看以前的历史，不难发现从1G到4G大多数都是用的正交多址技术，如图1所示。面向5G的非正交多址接入（non-orthogonal multiple access，NMA）技术越来越受到重视。一方面，从单用户信息理论的角度来看，LTE系统的单链路性能非常接近于点对点信道容量，因此单路径效率的增强空间非常有限。另一方面，从多用户信息理论的角度来看，非正交多通道技术不仅可以提高频谱的效率，而且具有更好的逼近能力。有效的用户渠道容量；此外，在系统中由设计角度可以看出，非正交多址接入技术有效增加与有限资源相关的用户数量。接下来，我们将进一步分析非正交多通道的技术原理、方案设计等。
1 非正交多址接入技术分析
1.1 非正交多址接入技术
非正交多接入技术与传统的正交传输技术不同。这个想法是采用复杂接收机设计，可以有效提高频谱效率。由于目前半导体技术不断发展，也在一定程度上大大提高了芯片的处理的能力，在系统中应用非正交传输技术是可行的。有2种主要的技术：应用串行干扰消除技术和该功率的时域复用。Noma下行收发信号处理流程如图1所示。
由于每个基站的域资源单元承载N个用户信号，在接收到N个用户信号的SiC接收原理之后，所有用户信号按第一个强和弱顺序被检索。因此，当基站是用户信号的下游电源时，系统传输信号的功率是最弱的，系统根据不同的信噪比和相关算法分配给UE1。发送信号的发送功率适中，并对UE3发射信号的功率是最强的。这是该功率的时域复用技术。
一般来说，发送和接收端的应用技术工艺简单、直观和容易实现，这是最大的优势。通过使用功率分布和SIC算法，可以有效地区分用户，减少系统的干扰，保证边缘用户的服务质量。
1.2 多用户共享接入技术
多用户共享接入（Multi-User Shared Access MUSA）它是一种典型的基于代码域的非正交多址技术，是对cdma技术的改进。在多用户技术中，多用户可以共享同一时间域、频域和空间域。在每个时间域和频域资源单元中，使用用户信息扩频编码可以显著提高系统的资源重用能力。MUSA上行收发器的信号处理流程如图2所示。
前提是基站中的同一小区和同一时间域。在频域和空间域分别有3个用户，调制符号为“1010”、“1011”、“1001”。根据单元的用户登录信息，基站首先为同一资源单元上的每个用户设置一个代码序列：“100”“110”“111”。MUSA在终端用户调制符号和用户代码序列的算术操作后向“新用户”发送一个信号："101100101100""111110111111""110111111110"。各自的信道响应和噪声的影响后，用户是通过基站天线接收和发送到接收机的解调，其调制符号，根据它们的信道估计和编码序列进行解调。
对于不同的用户来说，MUSA技术可以分配不同的代码序列，没有正交性，因此MUSA实际上是一种扩频技术。因此，MUSA技术相比起来有较低的难度、可控的系统复杂度，并支持很多用户访问原则。原则上，终端电池寿命没有同步升级。
1.3 稀疏码多址接入技术
稀疏码分多址接入（Sparse Code Multiple AccessSCMA）它是一种码域非正交多址技术。作为一种扩频码的码域本质，它与MUSA、SCMA完全不同，而SCMA的基本思想是发送端。将来，它可能来自一个甚至是多个用户的数据层。本文提出了一种将低密度扩频技术与多维调制相结合的方法来选择用户最佳码本，并通过同频时资源单元的码域扩频和非正交叠加来扩展。接收机采用消息传递算法进行低复杂度联合的多用户检测，并通过线性扩展和在同一时间频率资源的多个数据层单元中隔离的SIC接收机，信道解码恢复得到。
SCMA主要是结合两个重要的多址技术，结合低密度的扩频自适应正交频分复用。结合f-ofdm调制器和LDS稀疏线性扩频数据位直接映射根据设计的码本的码字。
滤波OFDM是一种基于子带滤波的自适应滤波算法。该技术将系统分成多个子带，中间只有一条小的保护带。根据实际的业务场景，每条自带就能够以其为基础进行配置，由此可以灵活的达到SG不同的需求。f-ofdm系统的简化模型如图3所示。
和一般的系统相比而言，f-ofdm将频带分成多个子带，并在两端使用带滤波器。由实际的业务场景可知，每个子带可以根据需要（如FFT点、CP长度等）配置不同的參数，下面描述发射机和接收机的处理流程。将每个子带的数据映射到不同的子载波上，通过子带滤波对滤波器进行滤波，抑制相邻波段的干扰，接收机使用匹配滤波器来解决子带数据问题。f-ofdm可重用资源在频率域和时间域灵活SG。它能够在时域内调整保护带宽，甚至达到最小值。它不仅提高了多址接入的效率，而且满足了各种业务空口接入的要求。 因此，由于应用场景设计中代码的灵活性和多样性，SCMA现在备受关注。提出的稀疏编码技术和f-ofdm技术是一个重要的优势。它不仅能快速的码域用户信号的分离，而且适应5G的多样性。目前提出的研究的主要困难是如何设计高效的码本，如何使译码算法更快、更简单。提出的是一个有巨大潜力的非正交多址技术。
2 3种非正交多址接入技术的比较
NOMA相比较而言它是比较简单的非正交多址技术，它利用多用户信号的线性叠加，硬件结构简单、低技术。MUSA采用扩频载波资源单位相同时频编码技术，它是非正交多址技术在编码领域中的应用。MUSA是在同一频率的用户级别比NOMA更好，但这是以降低系统成本为代价的。SCMA可以相对灵活地调整时频资源单元的大小。它不仅能适应多种业务的各种需求，在很大的可能上提高了整个系统的频谱容量和多址接入效率。PDMA可以对不同用户的信号进行添加不同的信号频率以及资源。但它的技术是最复杂的，需要研究。表1显示了3种非正交多址技术的特点和优缺点。
3 结束语
与正交多址（正交多址接入）技术相比，对于非正交多址方案的分析，NOMA的实现能力是多路复用，因此接收机具有一定的复杂性。MUSA相对而言是典型的非正交规划代码域，使用多个代码序列扩频。虽然技术相对简单，但用户之间的干扰较大，无法进行。越来越多的用户负载；PDMA组合优化代码域、空间域和功率。使用简单的SIC图来区分不同的信号域，复杂度太大，难以实现。
对于5G，非正交多址技术可以在不增加资源占用的情况下，同时提高频谱利用率，同时为更多的用户服务，具有应用场景广泛、适合大规模连接场景等优点。尽管现在各个非正交多址技术各有优点，但是5G多址技术的选择仍然是不同的，而应把重点放在传统的频率域和时间域的承载资源。此外，各种技术还需要未来的优化。
参考文献
[1]康绍莉，戴晓明，任 斌.面向5G的PDMA图样分割多址接入技术[J].电信网技术，2015（5）：43～47.
[2]张长青.面向5G的非正交多址技术（NOMA）浅析[J].邮电设计技术，2015（11）：49～53.
[3]毕 奇，梁 林，杨 姗，等.面向5G的非正交多址接入技术[J].电信科学，2015（5）：14～21.
[4]王 波，梅曉丽.浅析非正交多址接入技术[J].卷宗，2015（4）：280.
收稿日期：2018-5-24