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        基于5G 背景的多址技術(shù)演變與特征研究

        2020-01-01 07:13:59
        數(shù)字通信世界 2020年4期
        關(guān)鍵詞:碼本多址載波

        賴 鵬

        (江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院,贛州 341000)

        0 引言

        隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,通信技術(shù)在人們?nèi)粘9ぷ髋c生活中發(fā)揮著越來越重要的作用,多址技術(shù)是當(dāng)代實現(xiàn)無線通信功能的關(guān)鍵技術(shù),可以對某些有限的信息資源進行均衡分配,確保更多的使用人員能夠得到相應(yīng)的通信資源,從而極大的提高通信的時效性,更好的改善通信效果。多址技術(shù)分為了多種形式,采用不一樣的多址技術(shù)對某些通信資源進行分配,最終獲得信號的空域、碼序列等參數(shù)也是千差萬別。隨著現(xiàn)代5G 技術(shù)的逐漸成熟,多址技術(shù)也表現(xiàn)出了自身的特征,為5G 技術(shù)的順利發(fā)展提供幫助。

        1 多址技術(shù)演變歷程分析

        我國通信領(lǐng)域處于1G 時代時,相對應(yīng)的多址技術(shù)為FDMA。FDMA 多址技術(shù)具有明顯的優(yōu)缺點,其優(yōu)勢是能夠最大程度的發(fā)揮出信息通道的價值,增加信息通道的重復(fù)使用性能,在模擬通信中占據(jù)著重要的作用,然而這種多址技術(shù)對設(shè)備的要求較高,投入成本較大,極易受到外界因素的干擾,導(dǎo)致信號不穩(wěn)定[1]。

        隨著通信領(lǐng)域進入到2G 時代,多址技術(shù)也發(fā)展到了TDMA時期。該多址技術(shù)通常是將許多時分信道采用同一個載波,利用這種時分模式讓不同的使用者都能夠均等的獲得頻譜資源。TDMA 多址技術(shù)具有頻譜速度快、區(qū)域間轉(zhuǎn)換方便的優(yōu)勢,然而這種技術(shù)經(jīng)常出現(xiàn)碼間相互干擾,設(shè)備運行成本高的問題,阻礙了該項多址技術(shù)的進一步發(fā)展。

        在我國的通信技術(shù)發(fā)展到3G 時代時,主要采用的多址技術(shù)為SDMA。這種多址技術(shù)通過智能天線將無限的空間劃分為若干個部分,從而形成了各種樣式的信道,系統(tǒng)自身的信息存儲量龐大,擁有非常好的穩(wěn)定性與抗干擾性能[2]。

        OFDMA 多址技術(shù)是融合了OFDM 以及FDMA 兩個技術(shù)的優(yōu)勢,這種多址技術(shù)主要采用龐大的正交窄帶子載波來實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳輸,擁有非常高的頻譜處理速度,可以很好的應(yīng)付多徑效應(yīng)產(chǎn)生的挑戰(zhàn),是移動通信領(lǐng)域4G 技術(shù)發(fā)展的核心所在。

        2 基于5G 的多址技術(shù)特征

        在上文中已經(jīng)談及到多址技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了FDMA 到OFDMA 各個階段的演變,這些階段的多址技術(shù)都是包含在正交多址技術(shù)(OMA)范圍內(nèi)。正交多址技術(shù)的實現(xiàn)通常是將時間或者頻率資源劃分為許多不同的部分,在利用劃分后的不同區(qū)域資源來滿足每一位使用者的通信需求,充分發(fā)揮系統(tǒng)的綜合能力,保證可以滿足龐大客戶使用群體的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn),從這個角度進行衡量,正交多址系統(tǒng)具有良好的系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力,并且獨立使用單位的檢測工作也比較簡單[3]。

        正交多址技術(shù)能夠很好的滿足通信領(lǐng)域1G 至4G 的使用需求,能夠?qū)崿F(xiàn)為各個使用者提供信息資源服務(wù)。然而隨著5G時代的到來,通信領(lǐng)域?qū)⒚媾R更加龐大的客戶群體共享信息資源,系統(tǒng)容量也顯著增加,這種背景下需要采用非正交多址技術(shù)(NOMA),這種形式的多址技術(shù)不再需要對時間或者頻率資源進行劃分也可以為多個使用者提供服務(wù),可以在相同的資源上自主增加許多使用者之間的干擾信息。

        非正交多址技術(shù)在信息發(fā)送初始環(huán)節(jié)就在頻域、空域等方面采用疊加輸送,在進行信息接收時主要通過SIC 等接收算法開展分離工作,比一般的正交多址信息輸送具有更大的優(yōu)勢,可以很好的改善系統(tǒng)的信息處理容量以及頻譜效率[4]。

        SCMA 技術(shù)稱之為稀疏碼分多址技術(shù),是一種全新的非正交多址接入技術(shù),很好的將低密度擴頻與調(diào)頻技術(shù)聯(lián)系起來,利用共軛、轉(zhuǎn)化等方式篩選出最接近理想狀況的碼本集合,并依照使用者的具體類型進行相應(yīng)碼本信息傳送。

        稀疏碼分多址技術(shù)融合了兩項核心技術(shù):首先是低密度擴頻技術(shù)。碼本通過低密度擴頻技術(shù)的使用,促使單一的子載波實現(xiàn)拓展,能夠成功延伸到4個子載波上面,然后再通過多個子載波進行使用者信息資源的傳送,使得在不改變系統(tǒng)資源的情況下,可以有效的提高系統(tǒng)資源的利用率,采用最優(yōu)的方法為各個使用者配置資源,最大程度發(fā)揮頻譜的作用。其次是高維調(diào)頻技術(shù)。利用幅度以及相位的高維調(diào)整方式,有效提高各個使用者間的歐式距離,使得各個使用者的抗干擾與解調(diào)水平顯著增強,通過各種方式的高維調(diào)制稀疏碼本,對使用者的識別不再需要進行正交操作,從而極大的提升了系統(tǒng)運行效率。

        3 結(jié)束語

        綜上所述,多址技術(shù)經(jīng)歷了從FDMA 到OFDMA 各個階段的發(fā)展,也為通信領(lǐng)域從1G 發(fā)展到4G 提供了重要支持,在5G時代,多址技術(shù)必須要向非正交方向發(fā)展,不再對時間或者頻率資源進行分配,確保系統(tǒng)具有更好的吞吐量以及頻譜效率。

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