黃容蘭

（梧州學(xué)院 廣西 梧州 543000）

1 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，移動(dòng)通信信息技術(shù)也得到了大力發(fā)展。5G是新時(shí)期重點(diǎn)發(fā)展的通信技術(shù)，也是未來(lái)一段時(shí)間無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向[1]。相較于4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)能夠給人們提供更加快速的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量，且能夠?qū)崿F(xiàn)眾多設(shè)備的連接和應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展有著極其重要的意義[2]。在這一通信技術(shù)的快速發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了各種各樣的通信技術(shù)手段，而電信多址網(wǎng)絡(luò)接入通信技術(shù)的快速發(fā)展是一個(gè)重大突破。我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了各項(xiàng)通信技術(shù)革命，其中寬帶通信系統(tǒng)、編碼控制設(shè)置、干擾控制管理等各個(gè)領(lǐng)域都已經(jīng)取得了巨大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，在寬帶多址網(wǎng)絡(luò)接入通信技術(shù)上也已經(jīng)取得了較大技術(shù)革新。

2 幾種非正交多址接入技術(shù)分析

2.1 非正交多址接入技術(shù)

非正交多址傳輸技術(shù)(non-orthogonalmultipleaccess，NOMA)，不同職能的人會(huì)對(duì)它有不同的理解和定義。首先，我們必須明確的一點(diǎn)那就是它已經(jīng)可以完全區(qū)別于其他同類傳統(tǒng)的各種正交發(fā)射信號(hào)無(wú)線傳輸技術(shù)，通過(guò)多種信號(hào)接收機(jī)的各種綜合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用即可大大提高正交信號(hào)傳輸頻譜和效率。隨著應(yīng)用電子學(xué)和半導(dǎo)體技術(shù)的快速進(jìn)步和發(fā)展，芯片的自動(dòng)化和處理射頻信號(hào)源的能力不斷增強(qiáng)，使得非正交射頻信號(hào)傳輸技術(shù)在移動(dòng)通信電子系統(tǒng)中開始得到廣泛應(yīng)用[3]。隨著這一系列創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，5G的生產(chǎn)技術(shù)也在不斷進(jìn)行技術(shù)革新。因?yàn)椴煌β视脩粜盘?hào)基站的每個(gè)不同功率資源時(shí)域、頻域或者功率資源區(qū)域管理控制單元都會(huì)盡可能包含有多個(gè)不同信號(hào)用戶發(fā)射的信號(hào)，需要我們逐次采樣進(jìn)行分析檢索各個(gè)不同信號(hào)用戶的基站發(fā)射信號(hào)，所以我們利用了NOMA型的功率和頻域復(fù)用技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)依次發(fā)射不同用戶功率域的信號(hào)，能夠?qū)Σ煌脩羧旱男盘?hào)依次進(jìn)行了上下行一次發(fā)射功率域的復(fù)用，得到很好的復(fù)用技術(shù)綜合利用?？傊?，就是通過(guò)簡(jiǎn)單直接、易于用戶操作的一種方式對(duì)它來(lái)進(jìn)行接收和處理發(fā)送用戶信號(hào)，通過(guò)這樣的一種技術(shù)手段，對(duì)不同用戶信號(hào)進(jìn)行有效率的區(qū)分，減少系統(tǒng)被干擾的情況，使各個(gè)地方的邊緣用戶得到好的服務(wù)。

關(guān)于非正交多址傳輸技術(shù)在無(wú)線資源控制狀態(tài)下的應(yīng)用，由于無(wú)線資源控制的連接，UE是上行同步的，所以按照免調(diào)度傳輸機(jī)制，UE能夠?qū)崿F(xiàn)自主上行傳輸，無(wú)需再度發(fā)送調(diào)度請(qǐng)求，所以從環(huán)節(jié)上節(jié)省了流程和信令開銷，有效提升系統(tǒng)自身的容量。所以，在這種狀態(tài)下設(shè)置者采用預(yù)配置方式令多個(gè)UE同時(shí)進(jìn)行資源傳輸，并且通過(guò)UE的參考信號(hào)、擴(kuò)產(chǎn)序列避免UE簽名序列發(fā)生碰撞，以達(dá)到幫助用戶識(shí)別與檢測(cè)的目的。當(dāng)UE有任務(wù)送達(dá)時(shí)，隨機(jī)選擇傳輸資源與簽名序列進(jìn)行接入，接收機(jī)通過(guò)高級(jí)和復(fù)雜的盲檢測(cè)算法幫助用戶實(shí)現(xiàn)識(shí)別與檢測(cè)的目的。

2.2 多用戶共享接入技術(shù)

多用戶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入和非正交多址無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)(multi-usersharedaccess，MUSA)也是一種典型的非正交多址無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入正交網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，是基于Internet的CDMA正交多址接入技術(shù)的一個(gè)最新加強(qiáng)版[4]。通過(guò)多個(gè)用戶來(lái)共享復(fù)用相同的頻域、時(shí)域及擴(kuò)頻空域，通過(guò)對(duì)不同頻域內(nèi)各用戶端的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同頻域擴(kuò)頻率的信號(hào)編碼，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)提高系統(tǒng)的信號(hào)數(shù)據(jù)處理資源復(fù)雜性和應(yīng)用信號(hào)處理計(jì)算能力，將其在技術(shù)上的綜合運(yùn)用效果擴(kuò)展推廣到各個(gè)頻域內(nèi)的不同時(shí)域信號(hào)編碼應(yīng)用單元上。用戶在新的模塊單元中能夠通過(guò)設(shè)置新的源和碼進(jìn)行單元序列的重新分配和調(diào)制，例如以調(diào)制單元算法符號(hào)為目的進(jìn)行調(diào)制序列中的符號(hào)分別值，以此達(dá)到為新的用戶發(fā)送新型調(diào)制算法信號(hào)的目的。由于這一創(chuàng)新技術(shù)系統(tǒng)操作過(guò)程難度不大，且系統(tǒng)運(yùn)行操作容易進(jìn)行控制，能完全滿足5G系統(tǒng)的容量電池使用壽命控制需求，因此被很好地廣泛地適用于各種互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中，現(xiàn)被廣泛研究利用，收到了很好的實(shí)際應(yīng)用效果。

2.3 稀疏碼分多址接入技術(shù)

稀疏碼分多址接入技術(shù)(Sparse Code Multiple Access，SCMA)是一種碼域非正交多址接入技術(shù)。這是一種精湛的擴(kuò)頻碼組碼方式，是一種完全不同的多址接入技術(shù)手段，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和適用方式[5]。這一技術(shù)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)用戶的多個(gè)數(shù)據(jù)層，結(jié)合多維調(diào)制技術(shù)與擴(kuò)頻技術(shù)，向用戶提供最優(yōu)的碼本集合，再通過(guò)非正交疊加和碼域擴(kuò)頻在同一時(shí)頻資源單元中發(fā)送。通過(guò)時(shí)頻接收端對(duì)一個(gè)多用戶時(shí)頻進(jìn)行無(wú)線聯(lián)合時(shí)頻檢測(cè)，并通過(guò)各種技術(shù)手段將時(shí)頻數(shù)據(jù)資源處理單元進(jìn)行分離并輸出數(shù)個(gè)時(shí)頻數(shù)據(jù)處理層，然后再通過(guò)結(jié)合時(shí)頻信道信號(hào)譯碼技術(shù)完成對(duì)一個(gè)多用戶的時(shí)頻信息數(shù)據(jù)恢復(fù)。這一新型信息處理技術(shù)在我國(guó)通用通信電子及其他移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上的信息處理系統(tǒng)中，也已經(jīng)成功得到了廣泛應(yīng)用。與目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入資訊通信應(yīng)用技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域相比，稀疏的數(shù)字編碼數(shù)據(jù)分析和多址式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入資訊通信應(yīng)用技術(shù)仍然能夠具有極高的業(yè)內(nèi)國(guó)際技術(shù)普世性和應(yīng)用價(jià)值。由于其本身能夠具有強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)靈活性和網(wǎng)絡(luò)信息源的多樣性，并且它本身能夠與5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完美的通信銜接，發(fā)揮簡(jiǎn)便和高效的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)作用，因此可以說(shuō)它是非正式的在雙向多址無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，需要被大力挖掘研究并被發(fā)掘和適用的一種通信技術(shù)手段。

3 非正交多址接入技術(shù)比較及建議

NOMA 是只有功率域使用的非正交多址接入技能，運(yùn)用的是不一樣的用戶信號(hào)強(qiáng)弱的線性放在一起，硬件組成較為簡(jiǎn)單，技術(shù)性不高[5]。SIC接收機(jī)也相對(duì)簡(jiǎn)單，是非正交多址接入科技中最基礎(chǔ)的一種，與現(xiàn)有的較為成熟的多址技術(shù)相比，對(duì)移動(dòng)通信的要求影響較小，能夠和4G OFDMA融合，只是此功率域的用戶層一定要少，不然系統(tǒng)會(huì)變得極其復(fù)雜，系統(tǒng)的性能也會(huì)隨之降低。由于設(shè)施構(gòu)成以及技術(shù)的原因，系統(tǒng)的最大功率域強(qiáng)度是有限的，功率可以區(qū)分用戶的層次數(shù)也必須少，因此MOMA技術(shù)的運(yùn)用率也相對(duì)較少，無(wú)法達(dá)到5G系統(tǒng)速率高、覆蓋廣、容量大、連接數(shù)較廣的基本需求。但技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)于5G系統(tǒng)的規(guī)劃有諸多輔助作用。

MUSA是僅有碼域應(yīng)用的非正交多址接入技術(shù)，獲得能夠承載多個(gè)用戶信號(hào)的目標(biāo)擴(kuò)頻技術(shù)，雖然較為成熟，但擴(kuò)頻碼是一種低互相關(guān)性復(fù)數(shù)域星座式短序列多元碼，同時(shí)因?yàn)閿U(kuò)頻經(jīng)過(guò)在用戶信號(hào)數(shù)據(jù)上實(shí)行操作，擴(kuò)頻的用處會(huì)讓用戶信號(hào)碼加強(qiáng)到擴(kuò)頻碼數(shù)的倍數(shù)。因此，頻承接資源單位的擴(kuò)頻用戶數(shù)量較多。擴(kuò)頻碼本身的位數(shù)也會(huì)隨之增加，經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻后的用戶信號(hào)位數(shù)也將展現(xiàn)幾何級(jí)數(shù)的增加，不光會(huì)對(duì)無(wú)線傳輸中的有效數(shù)據(jù)傳輸率造成影響，還會(huì)加強(qiáng)系統(tǒng)處理擴(kuò)頻經(jīng)過(guò)的負(fù)擔(dān)以及難度，減少系統(tǒng)的性能。即使MUSA在同時(shí)頻用戶層數(shù)上比NOMA 占有優(yōu)勢(shì)，但是是用減少系統(tǒng)性能為交換的，技術(shù)的簡(jiǎn)潔化也不再被5G所適用。

SCMA一樣是一種非正交多址接入技術(shù)。不一樣的是采取的擴(kuò)頻碼是能夠接收復(fù)雜度不高的信息傳遞算法以及多個(gè)用戶結(jié)合迭代法的稀疏碼。而且，SCMA還用F-OFDM進(jìn)行較為適當(dāng)?shù)馁Y源配置，能夠靈活地調(diào)節(jié)時(shí)頻承載資源單元的大小，不光能夠適應(yīng)系統(tǒng)接入較多業(yè)務(wù)時(shí)的不同需要，還可以在某種程度上加強(qiáng)系統(tǒng)的頻譜容量以及接入效果。但是由于都是碼域系統(tǒng)，也一樣存在部分問題特別是稀疏碼，只能用多數(shù)的量的擴(kuò)頻碼倍數(shù)。但由于稀疏碼的可調(diào)控性質(zhì)，可幫助系統(tǒng)根據(jù)空口場(chǎng)景在用戶數(shù)與系統(tǒng)性能之間平衡調(diào)整。因此，最終導(dǎo)致SCMA整體功能要比MUSA更強(qiáng)，也更加適用于5G的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

盡管其中NOMA、MUSA和SCMA各自都有自己優(yōu)勢(shì)，由于5G應(yīng)用技術(shù)仍然面臨著巨大的市場(chǎng)發(fā)展，還需要更深入地進(jìn)行探索和不斷開拓。因此，為了不斷增大其適用的發(fā)展空間，我們常常需要根據(jù)5G應(yīng)用技術(shù)不同的適用發(fā)展情況，根據(jù)具體的應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)，對(duì)這一領(lǐng)域技術(shù)適用的重點(diǎn)領(lǐng)域及適用發(fā)展情況問題進(jìn)行再深入研究，不斷地對(duì)這一應(yīng)用技術(shù)手段進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化綜合處理，形成更加系統(tǒng)完備的應(yīng)用技術(shù)手段，并準(zhǔn)確掌握這一技術(shù)手段使用過(guò)程中的技術(shù)重點(diǎn)，對(duì)適用這一領(lǐng)域的技術(shù)重點(diǎn)應(yīng)用方向問題進(jìn)行深入研究，從而為其他同行業(yè)的技術(shù)人員給予技術(shù)幫助。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新型寬帶多址無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)接入器的主要技術(shù)性能特點(diǎn)問題進(jìn)行比較系統(tǒng)性的研究以及分析，不僅發(fā)現(xiàn)了其巨大的實(shí)用價(jià)值，而且也充分了解了其主要發(fā)揮作用的基本原理和工作機(jī)理。