文 献 综 述
一、研究背景
随着社会发展的需要，人们对通信技术的性能要求不断提高，通信技术也不断地发展，5G技术也正式进入了商用阶段。Hugo Tullberg等人在文献[1]提出的METIS 5G系统概念中，表示5G系统不仅在关于速度和承载力的要求上超越了先前各代通信技术，能够提供极限移动宽带、大规模的机器式通信和超可靠性机器式通信三种通用服务。这三大服务让5G技术能够并支持交通安全、列车自动控制系统、工业自动化和电子健康服务等应用。对于移动互联网用户来说，光纤般的数据使用体验速度是最终的设计目标.而对于物联网，5G网络应该满足不同行业的混合需求，如交通、医疗、农业、金融、建筑、电力、环保等[10]。为了实现诸如自动驾驶、远程医疗，大规模机器式通信等功能，5G系统要求更高的网络吞吐量、更低的传输延时、更低的成本开销、更高的移动性以及海量的连接数等[15]。国际移动通信-2020(IMT-2020)推进组在《5G愿景与需求白皮书》中提出5G网络将比4G移动网络具有以下优势：典型用户在传输速率方面将提高10到100倍，而且可以实现10Gbps的最高传输速率；端到端时延缩短5倍，并明显提高能耗效率和频谱效率；但是可接入互联网的设备增多了10到100倍，以及频谱效率提升5~15倍的性能指标[15]。而4G技术中采用的正交多址接入技术无法达到这个要求，为此，有人提出了一种新型的多址接入复用方式，即非正交多址接入（NOMA）。与正交多址技术只能为一个用户分配单一的无线资源不同，NOMA方式可以将一个资源分配给多个用户。同样地，为了获得更大的星座点最小间隔，本课题中采用高维调制的NOMA技术。本课题中讨论的NOMA技术在功率域上复用实现多址，因此也称为PD-NOMA (Power Domain Non-orthogonal Multiple Access)。因为其在功率域上进行复用，所以用户功率分配是NOMA需要解决的关键技术。
需要
- 关键技术
NOMA是十分典型的在功率域应用的非正交多址接入技术[8,14]，也是非正交多址接入技术中实现难度最小的一种。因为NOMA技术是通过对复用同一时频资源的不同用户设定不同的发送功率来实现非正交传输的，因此就实际的系统实现而言对现有的移动通信标准的影响不大，可以看做是多个用户信号在功率域的简单线性叠加，能够和OFDM技术结合应用[7]。而在NOMA技术中，虽然在时域和频域可以通过类似的方法消除不同子载波上用户之间的干扰，但是因为每个资源单元承载着多个用户的信号，而且这些用户之间彼此存在同频干扰，所以要区别同一资源单元中的不同用户，就需要使用其他消除干扰的方法[2,11]。
张德坤在文献[3]中研究了连续干扰串行消除技术，他分析了数种SIC算法后提出了NOMA 多载波系统的整体干扰消除算法——双向 SIC 算法。在NOMA下行链路
中，串行干扰消除技术主要在用户接收端进行，在串行干扰消除的过程中需要排序，最佳的排序方案是根据信干噪比进行排序。基于这个排序，用户能够正确的译出其他用户的信号，之后将其消除，从而实现自身信号的正确译码。文章分析了三类经典的信号检测算法，分别是基于最优信号检测的最大似然(ML)译码算法、基于线性信号检测的迫零(ZF)算法与最小均方误差(MMSE)算法，和基于非线性信号检测的串行干扰消除(SIC)算法。其中，最大似然译码是从所有的码字空间中搜索与接收码字相似度最高的发送符号，性能最优，但算法复杂度也最高；ZF 算法十分简单，只需在接收信号前面乘以信道矩阵的广义逆，之后通过判决就能够接收的信号。但是存在一个致命的缺陷——可能会放大噪声，当遇到深衰落信道，即 H 很小时，会将噪声放大很多倍，从而将信噪比降得很低。而MMSE 算法同时考虑干扰的影响和噪声的影响，性能优于ZF 算法，但对于NOMA系统，该算法的性能仍然不太好；SIC算法的思想是将有多个数据流的叠加信号，通过 SIC 接收机，首先译出功率最大的信号，之后原始的接收信号减去第一次译出的数据流，之后译出第二路数据流，依次循环进行，直到译出所有的数据流信号。由SIC算法的过程可以看出，前一路信号译码的正确与否对后续的影响非常大，这也是SIC算法存在误码传播的主要原因。作者在应用SIC算法的基础上，分析了固定功率分配算法(FPA)和分数阶发射功率分配算法(FTPA)，在编码信息采用16QAM的条件下进行仿真，仿真结果显示FTPA算法性能能够逼近IWPA算法，所以可以采用FTPA算法代替IWPA，以减少实现复杂度。
杨正在文献[4]中研究了NOMA的相关技术，在基于瞬时无线信息和功率传输PD-NOMA协作网络和基于部分信道信息下行PD-NOMA的性能分析下，提出了一种保证
用户公平性的PD-NOMA功率分配方案，在该方案中，用户在信道条件良好或较差的情况下，系统速率均高于采用OMA时的速率。该方案与基于固定功率分配的PD-NOMA和认知无线电启发式PD-NOMA相比，可以确保用户的公平性和系统容量之间实现更加灵活的折中，以及满足不同用户的速率要求。作者还将把瞬时无线信息和功率传输(SWIPT)概念运用到协作PD-NOMA场景，提出了一种SWIPT-NOMA方案，并通过实验仿真证明了基于SWIPT的PD-NOMA可以获得与传统电源供电PD-NOMA相同的分集增益。作者针对单小区下行PD-NOMA系统,基于部分信道状态信息(CSI)，获得了瑞利衰落信道和路径损耗模型下中断概率和平均和速率一些新的结果。仿真结果表明，与传统正交多址接入(OMA)相比，PD-NOMA的中断概率以及系统平均和速率都更优。
赵钊在文献[5]中以5G室内热点为研究背景，提出一种结合了用户分簇算法的功率分配方案，作者以最大化同一NOMA簇内不同用户的信道质量差异为分簇准则，联合考虑簇间公平性，提出了一个基于遍历搜索策略的用户分簇算法，使得每个簇内不同用户信道质量差异的平均值最大。而且该分簇算法的复杂度在5G室内热点的应用场景下并不大，能实际应用。作者首先以两用户的模型研究功率分配因子对系统性能的影响，并将结果推广到多用户的情况。文章考虑了吞吐量最大化时不同用户的功率设定，并详细分析了目标接收速率和连续干扰消除接收机灵敏度对功率分配因子的影响，给出了功率分配因子的取值范围，并研究了功率分配因子对单个用户吞吐量性能和簇内总吞吐量性能的影响，同OMA系统进行了对比。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
