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 5G:非正交多址接入（NOMA）與串行干擾刪除（SIC）
雪靜胡天
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發(fā)表于 2014-12-09 22:48:10  只看樓主 

雪靜胡天



在頻譜資源緊缺的今天，作為一項潛在的5G關鍵技術，能很好地提高頻譜效率的非正交多址接入（NOMA）越來越受到人們的關注。NOMA的基本思想是在發(fā)送端采用非正交傳輸，主動引入干擾信息，在接收端通過串行干擾刪除（SIC）實現正確解調。雖然采用SIC接收機會提高設計接收機的復雜度，但是可以很好地提高頻譜效率，NOMA的本質即為通過提高接收機的復雜度來換取良好的頻譜效率。
作為一項多用戶檢測技術，SIC早在第三代移動通信技術（CDMA）中被采用。SIC在性能上與傳統(tǒng)檢測器相比有較大提高，而且在硬件上改動不大，從而易于實現。串行干擾刪除（SIC）的基本原理是逐步減去最大信號功率用戶的干擾，SIC 檢測器在接收信號中對多個用戶逐個進行數據判決，判決出一個用戶就同時減去該用戶信號造成的多址干擾（MAI），按照信號功率大小的順序來進行操作，功率較大信號先進行操作。這樣一直進行循環(huán)操作，直至消除所有的多址干擾為止。
SIC 檢測器的每一級只檢測一個信號，因此 K 個用戶就需要 K 級判決。各用戶的操作順序是根據其功率值排列進行的，功率越大的信號越先處理，因為最強的用戶越容易捕獲。每級輸出的是功率最大用戶的數據判決和去除該用戶造成的 MAI 以后的接收信號，這樣可以將多址干擾降到最低，并且信號越弱獲益越大，大大增加了檢測的可靠性。多級結構將上一級的輸出信號作為下一級的輸入信號，重復“檢測、估計、檢測……”的循環(huán)操作，逐步消除接收信號中的多址干擾。SIC檢測器的結構框圖如圖1所示。

[attach]316030[/attach]


圖1


例如，在一個由3個用戶共享的子信道上，疊加后的信號為

x=x(1)+x(2)+x(3)


其中，x(i)(i=1,2,3)分別代表3個用戶信號，其中，信號功率x(1)<x(2)<x(3)，為了簡單起見。在接收端，接收信號

y(i)=h(i)x+w(i)


其中，h(i)是信道系數，w(i)是信道高斯白噪聲和小區(qū)干擾。則SIC接收機解調3個用戶過程如下圖2所示：

[attach]316031[/attach]


圖2


在第一級檢測之前，先要將接收信號按照信號功率大小進行排序，這里由于x(3)信號功率最強，先要對x(3)進行判決，輸出x(3)。然后恢復出對x(3)的信號估計值，從接收信號中減去x(3)的估計值，得到x(1)+x(2)，然后將h(2)(x(1)+x(2))+w(2)作為下一級輸入。按照功率順序依次執(zhí)行相同的操作，最后先后輸出x(2)和x(1)，完成對所有的用戶信號檢測。
在SIC信號檢測過程中，很重要的一點是用戶檢測檢測順序。這里進行排序是根據用戶的信號功率來進行的。在NOMA中，發(fā)送端會采用功率復用技術對不同的用戶進行功率分配。通常，信道增益高的用戶會少分配一些功率資源，而信道增益低的用戶會多分配一些功率資源。到達接收端后，每個用戶的信號功率會不一樣，SIC接收機根據用戶的信號功率進行排序，依次對不同的進行解調，同時達到區(qū)分用戶的目的。
雖然，SIC技術有很好的信號檢測性能，但要在NOMA中采用，有3個問題。首先，相對于傳統(tǒng)的SIC接收機，NOMA中采用的SIC接收機要更復雜，要求具備更強的信號處理能力；其次，從上述過程可知，根據信號功率排的用戶順序決定了最佳的接收效果，而在實際過程中，用戶的功率是不斷變化的，這就要求SIC接收機不斷地對用戶功率進行排序；再次，從SIC結構圖中可以看出，每一級處理都會產生一定的時延，在現實多級處理過程中，產生的時延很大。前一個問題的解決有賴于未來芯片處理能力的提升，而后兩個問題則需要對相關的處理算法進行進一步的研究。
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    發(fā)表于 2014-12-11 16:50:57 
    不錯， 又有新技術要學習了

    請教， 功率復用的多個UE使用的是相同的時、頻、碼資源吧？ 就是說UE使用的資源除了功率不同， 其他資源都是相同的， 是這樣么？

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    發(fā)表于 2015-03-25 10:49:08 
    創(chuàng)新無止境，以前的困難是現在的希望所在。

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    發(fā)表于 2015-07-13 16:54:52 
    請問SIC技術怎么在接收端區(qū)分不同的用戶信號��？

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