摘 要 圖樣分割多址接入技術或簡稱圖分多址(Pattern Division Multiple Access,PDMA)是電信科學技術研究院提出的一種新型的非正交多址接入技術,它基于多用戶通信系統(tǒng)的收發(fā)聯(lián)合優(yōu)化,在發(fā)送端基于多個信號域(如功率域、空域、編碼域)的非正交特征圖樣區(qū)分用戶,在接收端基于用戶圖樣的特
征結構采用串行干擾抵消(Successive Interference Cancellation,SIC)方式可以實現(xiàn)準最優(yōu)多用戶檢測接
收。本文先分析PDMA 技術的基本原理和技術框架,然后詳述PDMA 技術的發(fā)送端和接收端設計方案,再對PDMA 技術進行仿真評估,充分證明了PDMA 技術的優(yōu)越性能和未來廣闊的應用前景。
關鍵詞 非正交多址接入 圖樣分割多址接入 PDMA
1 引言
多址接入技術對于蜂窩移動通信系統(tǒng)具有重要意義,是一個系統(tǒng)信號的基礎性傳輸方式。在1G→4G
系統(tǒng)中分別采用FDMA、TDMA、CDMA 和OFDMA 作
為主要多址接入方式,其特點是用戶通過正交的資源分配,使得接收端信號檢測復雜度降低。為了滿足5G高頻譜效率和高連接數(shù)目的需求,可以考慮采用多個用戶在相同資源上重疊發(fā)送,即采用非正交多址接入方式,在接收端采用更復雜的檢測算法來實現(xiàn)用戶的正確檢測。非正交多址接入技術的引入,來源于器件的進步和非線性檢測技術的發(fā)展。理論上,基于串行干擾抵消的非線性多用戶檢測,無論在上行還是下行,都能夠達到Shannon 容量的極限。
圖樣分割多址接入(Pattern Division Multiple Access,PDMA)技術,是電信科學技術研究院在早期
SIC Amenable Multiple Access(SAMA)研究基礎上提
出的新型非正交多址接入技術,它基于發(fā)送端和接收端的聯(lián)合設計,在發(fā)送端,在相同的時頻域資源內,將多個用戶信號進行功率域、空域、編碼域的單獨或聯(lián)合編碼傳輸,在接收端采用串行干擾抵消接收機算法進行多用戶檢測,做到通信系統(tǒng)的整體性能最優(yōu)。
本文對PDMA 技術的基本原理和技術框架、發(fā)送端方案設計、接收端方案設計進行詳細介紹,并給出了
PDMA 技術的上下行鏈路基本性能評估,最后對 PDMA 技術的未來發(fā)展進行了展望。
2 PDMA 的基本原理和技術框架
PDMA 的基本原理可以用等效分集度來進行解釋。按照V-BLAST 系統(tǒng)的理論,第i 層干擾抵消能夠獲得的等效分集度Ndiv=NR-NT+i,其中NR 表示接收分集度,NT 表示發(fā)送分集度。對于使用串行干擾抵消方式進行檢測的非正交多址接入系統(tǒng),因各個用戶處于不同的檢測層,為了保證多用戶在接收端檢測后能夠獲得一致的等效分集度,就需要在發(fā)送端為多用戶設計不一致的發(fā)送分集度。而發(fā)送分集度的構造方式,可以在功率、空間、編碼等多種信號域進行。
PDMA 的技術框架如圖1 所示,在發(fā)送端,多個用戶采用易于干擾抵消接收機算法的特征圖樣進行區(qū)分;在接收端,對多用戶采用低復雜度、高性能的串行干擾抵消算法實現(xiàn)多用戶檢測。與該技術框架相對應,圖2 給出了PDMA 的發(fā)送端到接收端的信號處理基本流程圖。相對于正交系統(tǒng),PDMA 在發(fā)送端增加了圖樣映射模塊,在接收端增加了圖樣檢測模塊。
3 PDMA 的發(fā)送端方案設計
PDMA 在基本時頻資源單元的映射方式如圖3 所示,其對應的系統(tǒng)模型可簡要表示為:


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