论文部分内容阅读
非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术由于其可以显著提高系统的频谱效率(Spectral Efficiency,SE)的优点,被认为是第五代(Fifth-Generation,5G)无线通信网络中一种十分有前景的技术。与传统的正交多址(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术不同,NOMA每个时频资源上都承载着非正交的多个用户信号,这些用户信号可以在同一时频资源上累加,以此来有效提升系统的频谱效率。然而NOMA技术所面临的问题在于:为了使每个资源连接更多的用户,会导致单个资源的用户过载率过高,这种情况下无法得到较高的SE,将会严重降低系统性能。为此本文围绕NOMA系统进行了全面分析,对NOMA系统在高过载率状况下接收端的扩频码本进行改进,同时对新的NOMA方案进行研究。有限空间中的框架是一组向量的生成集合且通常是冗余的,具有互相关性,一个典型的框架具有比向量维数更多的框架向量,并且空间中的每个向量对该框架具有无穷多的表示方式。框架中任意元素之间的最大互相关度需要尽可能的小,才能更接近于正交基的构造。等角紧框架(Equiangular Tight Frame,ETF)中所有框架向量间的互相关性相等且在同一维度下相比与别的框架而言达到最小,因此得到了众多学者进行重视。但是现有ETF构造方法较为匮乏且有各种限制条件,并且构造的ETF维度较低且难度较大,无法进行广泛应用。本文对等角紧框架的结构特性和常用的构造方式进行了介绍,并对现有的ETF构造方法进行了改进。该方法在斯坦纳系统的基础上,利用射影平面,可以有效地构造出一个高维度多元ETF。而NOMA系统在高过载状态下频谱效率较低,其系统发送端扩频码序列性能不够优越是一个主要原因。本文根据等角紧框架相关特性,对NOMA系统的扩频序列进行了优化,该系统与现有的MUSA和OFDMA系统相比,信噪比增益都得到了提升,并且还对多用户检测方法进行了改进,性能较使用原来的检测算法有了一定程度的改善。论文主要包三个部分。首先介绍了NOMA系统的基本概念及其系统性能,并对基于扩频的NOMA方案所涉及的扩频通信技术和多用户检测技术进行了说明;然后,给出了框架的相关内容,并列出了几种常见框架,对等角紧框架性质及其存在条件进行了详细介绍,分析了三种常见的ETF构造方法及其运算原理,并在此基础上对现有的一种ETF构造方法进行了改进,构造出一种19维多元ETF;最后介绍了典型的基于扩频的NOMA方案—MUSA,并对韦尔奇界进行了分析,得到ETF序列与WBE序列和MWBE序列的关系,将ETF序列用作NOMA系统的扩频序列,改善了现有NOMA方案的性能,并针对此方案对原先使用的多用户检测算法进行了改进,具有较高的过载性与较低的时延。