摘 要 圖樣分割多址接入技術(shù)或簡稱圖分多址（Pattern Division Multiple Access，PDMA）是電信科學(xué)技術(shù)研究院提出的一種新型的非正交多址接入技術(shù)，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(gè)信號(hào)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(jié)構(gòu)采用串行干擾抵消（Successive Interference Cancellation，SIC）方式可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)最優(yōu)多用戶檢測(cè)接

收。本文先分析PDMA 技術(shù)的基本原理和技術(shù)框架，然后詳述PDMA 技術(shù)的發(fā)送端和接收端設(shè)計(jì)方案，再對(duì)PDMA 技術(shù)進(jìn)行仿真評(píng)估，充分證明了PDMA 技術(shù)的優(yōu)越性能和未來廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)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(shù)對(duì)于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)具有重要意義，是一個(gè)系統(tǒng)信號(hào)的基礎(chǔ)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(diǎn)是用戶通過正交的資源分配，使得接收端信號(hào)檢測(cè)復(fù)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(gè)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(fù)雜的檢測(cè)算法來實(shí)現(xiàn)用戶的正確檢測(cè)。非正交多址接入技術(shù)的引入，來源于器件的進(jìn)步和非線性檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。理論上，基于串行干擾抵消的非線性多用戶檢測(cè)，無論在上行還是下行，都能夠達(dá)到Shannon 容量的極限。

圖樣分割多址接入（Pattern Division Multiple Access，PDMA）技術(shù)，是電信科學(xué)技術(shù)研究院在早期

SIC Amenable Multiple Access（SAMA）研究基礎(chǔ)上提

出的新型非正交多址接入技術(shù)，它基于發(fā)送端和接收端的聯(lián)合設(shè)計(jì)，在發(fā)送端，在相同的時(shí)頻域資源內(nèi)，將多個(gè)用戶信號(hào)進(jìn)行功率域、空域、編碼域的單獨(dú)或聯(lián)合編碼傳輸，在接收端采用串行干擾抵消接收機(jī)算法進(jìn)行多用戶檢測(cè)，做到通信系統(tǒng)的整體性能最優(yōu)。

本文對(duì)PDMA 技術(shù)的基本原理和技術(shù)框架、發(fā)送端方案設(shè)計(jì)、接收端方案設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)介紹，并給出了

PDMA 技術(shù)的上下行鏈路基本性能評(píng)估，最后對(duì) PDMA 技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

2 PDMA 的基本原理和技術(shù)框架

PDMA 的基本原理可以用等效分集度來進(jìn)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(duì)于使用串行干擾抵消方式進(jìn)行檢測(cè)的非正交多址接入系統(tǒng)，因各個(gè)用戶處于不同的檢測(cè)層，為了保證多用戶在接收端檢測(cè)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(shè)計(jì)不一致的發(fā)送分集度。而發(fā)送分集度的構(gòu)造方式，可以在功率、空間、編碼等多種信號(hào)域進(jìn)行。

PDMA 的技術(shù)框架如圖1 所示，在發(fā)送端，多個(gè)用戶采用易于干擾抵消接收機(jī)算法的特征圖樣進(jìn)行區(qū)分；在接收端，對(duì)多用戶采用低復(fù)雜度、高性能的串行干擾抵消算法實(shí)現(xiàn)多用戶檢測(cè)。與該技術(shù)框架相對(duì)應(yīng)，圖2 給出了PDMA 的發(fā)送端到接收端的信號(hào)處理基本流程圖。相對(duì)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(cè)模塊。

3 PDMA 的發(fā)送端方案設(shè)計(jì)

PDMA 在基本時(shí)頻資源單元的映射方式如圖3 所示，其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)模型可簡要表示為：

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