基于用户分组和多层调制的非正交多路访问

非正交多路访问（NOMA）技术是下一代移动通信系统中的一项关键技术，它旨在满足高速增长的数据流量需求并提供更高效的频谱利用率。NOMA系统允许多个用户共享相同的时间和频率资源，从而实现更高的频谱效率。这种技术允许系统在相同的时频资源中传输多个用户的信息，而不像传统的正交多路访问（OMA）技术那样需要将资源分割成互不干扰的部分。正交多路访问技术如时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）等要求在用户间建立严格的正交性以避免干扰。 NOMA技术的一个重要研究方向是功率域的多用户复用，它通过在发射端为不同的用户分配不同的发射功率，在接收端采用连续干扰消除（SIC）技术来区分用户信号。然而，传统的功率域NOMA系统由于需要在连续干扰消除过程中实现完美的干扰抵消，因而限制了系统可以承载的用户数量。 本文提出了一种新的NOMA方案，该方案基于用户分组和多层调制技术，通过星座图的缩放和旋转为每个用户分配唯一的旋转参数。首先根据用户的信道状况将用户进行分组，并在各组间分配传输功率。然后在每个分组内采用多层调制技术，通过不同的旋转参数来识别每个用户。相较于传统的NOMA方案，该方案能够在相同的功率约束条件下支撑更多的用户，同时在系统吞吐量和误比特率（BER）性能上具有明显优势。 针对提出的NOMA系统，文章主要研究了上行链路（uplink）的情况。在5G和未来无线网络中，上行链路技术同样重要，因为它涉及到移动终端到基站的通信。在设计上行链路通信系统时，需要考虑频谱效率、用户吞吐量以及系统整体性能等因素。用户分组是根据用户的信道条件来进行的，这涉及到如何根据信号的强度、信道质量以及用户的位置等因素将用户分配到不同的组别中。在每个分组内应用的多层调制技术，实际上是一种多级调制方法，它能够以不同的调制级别来传输数据。这种技术中，每个用户都有一个独特的旋转参数用于调制过程，通过调整星座图来实现不同用户的区分。 在NOMA系统中，星座图的缩放和旋转可以看作是对传统调制方案的扩展和创新。传统调制技术如PSK（相移键控）和QAM（正交幅度调制）等通常在固定的星座图上进行数据映射，而在NOMA系统中，通过改变星座图的比例（缩放）和旋转角度，可以实现多用户信号的区分。这种调制方式的创新能够有效解决用户间干扰问题，使得系统能够在不增加额外资源开销的情况下，支撑更多的用户同时通信。 文章还提到了系统性能评估的一个关键指标——误比特率（BER）。BER是衡量数字通信系统性能的一个重要指标，它是指接收到的比特流中有错误比特数占总比特数的比例。在给定的信号与噪声比（SNR）下，BER越低，表示系统的性能越好，即数据传输的可靠性越高。通过模拟实验获取BER值并进行分析，可以验证所提出的新NOMA方案在性能上相较于传统方案的优势。 基于用户分组和多层调制的非正交多路访问技术为提高频谱效率和系统吞吐量开辟了新的途径。随着移动通信数据流量的爆炸性增长，该技术的研究对于实现未来无线通信系统的发展具有重要意义。通过不断优化非正交多路访问技术，可以为5G以及更高级别的无线通信网络提供高效的多用户接入方案。