CN110234160A - 一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法 - Google Patents

一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110234160A
CN110234160A CN201910495511.8A CN201910495511A CN110234160A CN 110234160 A CN110234160 A CN 110234160A CN 201910495511 A CN201910495511 A CN 201910495511A CN 110234160 A CN110234160 A CN 110234160A
Authority
CN
China
Prior art keywords
user
signal
data
transmitting terminal
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910495511.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110234160B (zh
Inventor
盛彬
张辉
顾嘉雯
张佳丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201910495511.8A priority Critical patent/CN110234160B/zh
Publication of CN110234160A publication Critical patent/CN110234160A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110234160B publication Critical patent/CN110234160B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
    • H04L1/0047—Decoding adapted to other signal detection operation
    • H04L1/0048—Decoding adapted to other signal detection operation in conjunction with detection of multiuser or interfering signals, e.g. iteration between CDMA or MIMO detector and FEC decoder
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03821—Inter-carrier interference cancellation [ICI]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/34—TPC management, i.e. sharing limited amount of power among users or channels or data types, e.g. cell loading
    • H04W52/346—TPC management, i.e. sharing limited amount of power among users or channels or data types, e.g. cell loading distributing total power among users or channels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种适用于NOMA系统的下行发送方法，发送端将需要发送给用户1、2的数据序列分成长度相同的组，每组有M个数据；发送端根据用户1、2下行信道的强弱分配发送功率P1和P2，设P1<P2；保持用户2组内的数据不动，发送端对用户1每组内的数据进行循环移位，并计算得到M个总的平均发送功率；发送端选择平均发送功率最强的一种移位方式发送信号，并将移位的数值通过控制信道通知用户1的接收端；用户1的接收端估计出用户2的接收信号，然后消除其干扰后再解调信号；用户2的接收端直接解调接收信号。本发明有效降低接收端的误码率，提供一种快速可靠、实现复杂度低、既适于NOMA又适于其它非正交多址接入技术的发送方法。

Description

一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法
技术领域
本发明属于移动通信系统中的信号处理领域，尤其涉及一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法。
背景技术
第五代移动通信(5G)技术将会在广覆盖、高容量、低时延、高可靠、低功耗、大连接等方面为未来移动通信系统的应用，开创出日新月异和空前繁荣的新型移动通信时代。为了进一步提高系统的频谱效率，满足5G以及将来6G的设计理念和技术要求，非正交多址接入技术成为研究热点。目前主要的四种非正交多址接入技术分别为：日本DoCoMo公司提出的非正交多址接入(NOMA，Non Orthogonal Multiple Access)、中兴公司提出的多用户共享接入(MUSA，MultiUserSharedAccess)、华为公司提出的稀疏码多址接入(SCMA，SparseCode Multiple Access)，大唐公司提出的图样分割多址接入(PDMA，Pattern DivisionMultiple Access)技术。
其中，NOMA是仅有功率域应用的非正交多址接入技术。采用的是多个用户信号强度的线性叠加，硬件结构简单，技术性不高，SIC接收机也不复杂，设备实现难度较低，是非正交多址接入技术中最简单的一种。对现有其他成熟的多址技术和移动通信标准影响不大，可以与5G OFDMA简单地结合。但功率域用户层不宜太多，否则系统复杂性将徒然增加，系统性能将快速下降，所以通常只叠加2个用户。叠加用户后，发送信号之间的相加关系导致瞬时功率出现较大的波动。本发明提出了一种适用于NOMA下行的发送方法。该方法首先将需发送的信号分组，然后通过循环移位选择瞬时功率最大的一种组合发送，可以有效降低接收端的误码率，且计算复杂度低，不需要增加任何额外的器件。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法。针对NOMA系统，将需发送的信号分组，然后通过循环移位选择瞬时功率最大的一种组合发送，有效降低接收端的误码率，并据此进一步提供一种快速可靠、实现复杂度低、既适于NOMA又适于其它非正交多址接入技术的发送方法。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法，包括以下步骤：
步骤1：发送端将需要发送至用户1和用户2的数据序列分别分成长度相同的N组，每个组有M个数据；
步骤2：发送端根据用户1和用户2下行信道的强弱分配发送功率P1和P2；设用户1与发送端的距离比用户2与发送端的距离近，即用户1的信道优于用户2的信道，则P1<P2；
步骤3：保持用户2组内的数据不动，发送端对用户1每组内的数据进行循环移位，每循环移位一次可得到一种发送组合，所述发送组合为用户1和用户2数据的组合，循环移位M次可得到M种组合；利用M种组合中相应的用户1和用户2的数据以及发送端分配的发送功率P1和P2，计算得到相应的M个总的平均发送功率；
步骤4：发送端选择步骤3的所有发送组合中总平均发送功率最强的一个组合作为发送信号，并将该组合对应的移位的数值通过控制信道通知用户1的接收端；
步骤5：用户1的接收端接收到步骤4中发送的信号后，首先估计出用户2的信号，然后消除用户2信号的干扰，得到用户1的接收信号；
步骤6：用户1的接收端将用户1的接收信号中的数据分成长度相同的N组，每个组有M个数据，然后根据步骤4中所通知的移位数值对每组内的数据进行反向移位，得到用户1最终的接收信号，解调该信号；
步骤7：在用户2的接收端，由于用户1的发送功率较低，经过信道已经衰减很大，且用户2的数据没有移过位，可直接接收数据进行解调，不需要进行干扰抵消处理，也不需要接收移位信息；因此，用户2的接收端接收到步骤4中发送的信号后，直接解调该信号。
进一步，步骤3所述平均发送功率计算公式如下：
其中，k表示移位数值，P(k)表示移位数值为k时的平均发送功率，P1表示发送端给用户1分配的发送功率，P2表示发送端给用户2分配的发送功率，X1(n)和X2(n)分别表示发送端在第n个时刻发给用户1和用户2的数据，采用BPSK或QPSK调制，|·|表示取模操作，((·))M表示以M为基的循环移位操作。
进一步，步骤4中，选择所有发送组合中总平均发送功率最强的一个组合作为发送信号，即选择步骤3中的P(k)值最大的一个组合作为发送信号，即：
其中，s(n)表示发送信号，表示循环移位之后的用户1的信号。
进一步，步骤5中，经过信道传输，用户1的接收信号为：
r(n)＝s(n)h1+w(n) (4)
其中，r(n)表示接收信号，h1表示用户1的信道参数，w(n)表示加性白高斯噪声；
由于用户2的发送功率较高，需要先抵消其数据产生的干扰，再解调用户1的数据；采用串行干扰抵消(SIC)，估计得到用户2的信号，即：
其中，表示估计得到的用户2的信号；
抵消用户2信号干扰后的用户1的接收信号为：
其中，y(n)表示抵消干扰后的用户1的接收信号，表示经过硬判决后重新生成的QPSK信号；
最后，得到用户1的接收信号为：
进一步，由于一共经过M种循环，所以需要log2M个比特的信令；例如，M＝8，则需要3个比特将数据移位的正确顺序通知用户1。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益的技术效果：
(1)本发明的方法能降低NOMA系统下行链路的误码率。
(2)本方法对现有其他成熟的多址技术和移动通信标准影响不大，可以与5GOFDMA简单地结合，发送端只需增加简单的额外计算，接收端不需要增加任何额外处理。
(3)除了NOMA，适用于下一代通信系统的非正交多址接入技术还包括MUSA，SCMA和PDMA。本发明的方法也可适用于这些技术。
附图说明
图1是NOMA星座图的结构示意图；
图2是本发明的循环移位原理示意图；
图3是本发明的计算机仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
考虑一个NOMA系统，基站使用相同的物理资源，比如时间，同时为两个用户服务。假设发送信号经历的是平坦衰落信道，用户1的信道参数为h1，用户2的信道参数为h2，且在用户传输期间不变。假设用户2与基站的距离比用户1远，则|h1|2＞|h2|2。根据用户反馈的信道参数，基站分配功率P1给用户1，分配功率P2给用户2，且P1<P2，得到如下所示的发送信号：
其中，X1(n)和X2(n)分别表示基站在第n个时刻发给用户1和用户2的数据，采用BPSK或QPSK调制。
由式(1)可见，传统的NOMA系统的下行发送信号由2个用户数据的线性叠加形成。假设2个用户都采用QPSK调制，可得到如图1所示的星座图。用户2的星座图用圈表示，叠加了用户1的信号后得到的星座图由叉表示。如图1可见，原来单用户QPSK星座的恒模特性经过用户叠加后不再保持，变成了类似16QAM的星座图结构。而在新的星座图中，有些星座点，比如虚线圈出的(01,10)点的功率较低，在接收端会引起较大的误码率。
针对这个问题，本发明提出了一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法，包括以下步骤：
步骤1：发送端将需要发送至用户1和用户2的数据序列分别分成长度相同的N组，每个组有M个数据；
步骤2：发送端根据用户1和用户2下行信道的强弱分配发送功率P1和P2；设用户1与发送端的距离比用户2与发送端的距离近，即用户1的信道优于用户2的信道，则P1<P2；
步骤3：保持用户2组内的数据不动，发送端对用户1每组内的数据进行循环移位，每循环移位一次可得到一种发送组合，所述发送组合为用户1和用户2数据的组合，循环移位M次可得到M种组合；利用M种组合中相应的用户1和用户2的数据以及发送端分配的发送功率P1和P2，计算得到相应的M个总的平均发送功率；图2给出了M为8时，用户1组内循环移位为2时的原理图；所述平均发送功率计算公式如下：
其中，k表示移位数值，P(k)表示移位数值为k时的平均发送功率，|·|表示取模操作，((·))M表示以M为基的循环移位操作；
步骤4：发送端选择步骤3的所有发送组合中总平均发送功率最强的一个组合作为发送信号，并将该组合对应的移位的数值通过控制信道通知用户1的接收端；
循环移位M次可得到M种组合，选择其中P(k)值最大的一个组合作为发送信号，即：
其中，s(n)表示发送信号，表示循环移位之后的用户1的信号；
步骤5：用户1的接收端接收到步骤4中发送的信号后，首先估计出用户2的信号，然后消除用户2信号的干扰，得到用户1的接收信号；
经过信道传输，用户1的接收信号为：
r(n)＝s(n)h1+w(n) (4)
其中，r(n)表示接收信号，h1表示用户1的信道参数，w(n)表示加性白高斯噪声；
由于用户2的发送功率较高，需要先抵消其数据产生的干扰，再解调用户1的数据；采用串行干扰抵消(SIC)，估计得到用户2的信号，即：
其中，表示估计得到的用户2的信号；
抵消用户2信号干扰后的用户1的接收信号为：
其中，y(n)表示抵消干扰后的用户1的接收信号，表示经过硬判决后重新生成的QPSK信号；
最后，得到用户1的接收信号为：
步骤6：用户1的接收端将用户1的接收信号中的数据分成长度相同的N组，每个组有M个数据，然后根据步骤4中所通知的移位数值对每组内的数据进行反向移位，得到用户1最终的接收信号，解调该信号；
步骤7：在用户2的接收端，由于用户1的发送功率较低，经过信道已经衰减很大，且用户2的数据没有移过位，可直接接收数据进行解调，不需要进行干扰抵消处理，也不需要接收移位信息；因此，用户2的接收端接收到步骤4中发送的信号后，直接解调该信号。
由于用户1的信号是经过循环移位的，需要将移位的信息通知用户1。由于一共经过M种循环，所以需要log2M个比特的信令。例如，M＝8，则需要3个比特将数据移位的正确顺序通知用户1。
图3给出了本发明的仿真结果，仿真参数如下：M取8，2个用户都采用QPSK调制，P1＝0.6，P2＝0.4。用户2信道的平均功率是用户1的0.25。由图3可见，在低信噪比时，本发明可提高误码率性能约3dB。
以上所述即是本发明的实施方法，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1：发送端将需要发送至用户1和用户2的数据序列分别分成长度相同的N组，每个组有M个数据；
步骤2：发送端根据用户1和用户2下行信道的强弱分配发送功率P1和P2；设用户1与发送端的距离比用户2与发送端的距离近，即用户1的信道优于用户2的信道，则P1<P2；
步骤3：保持用户2组内的数据不动，发送端对用户1每组内的数据进行循环移位，每循环移位一次可得到一种发送组合，所述发送组合为用户1和用户2数据的组合，循环移位M次可得到M种组合；利用M种组合中相应的用户1和用户2的数据以及发送端分配的发送功率P1和P2，计算得到相应的M个总的平均发送功率；
步骤4：发送端选择步骤3的所有发送组合中总平均发送功率最强的一个组合作为发送信号，并将该组合对应的移位的数值通过控制信道通知用户1的接收端；
步骤5：用户1的接收端接收到步骤4中发送的信号后，首先估计出用户2的信号，然后消除用户2信号的干扰，得到用户1的接收信号；
步骤6：用户1的接收端将用户1的接收信号中的数据分成长度相同的N组，每个组有M个数据，然后根据步骤4中所通知的移位数值对每组内的数据进行反向移位，得到用户1最终的接收信号，解调该信号；
步骤7：用户2的接收端接收到步骤4中发送的信号后，直接解调该信号。
2.根据权利要求1所述的一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法，其特征在于：步骤3所述平均发送功率计算公式如下：
其中，k表示移位数值，P(k)表示移位数值为k时的平均发送功率，P1表示发送端给用户1分配的发送功率，P2表示发送端给用户2分配的发送功率，X1(n)和X2(n)分别表示发送端在第n个时刻发给用户1和用户2的数据，采用BPSK或QPSK调制，|·|表示取模操作，((·))M表示以M为基的循环移位操作。
3.根据权利要求2所述的一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法，其特征在于：步骤4中，选择所有发送组合中总平均发送功率最强的一个组合作为发送信号，即选择步骤3中的P(k)值最大的一个组合作为发送信号，即：
其中，s(n)表示发送信号，表示循环移位之后的用户1的信号。
4.根据权利要求3所述的一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法，其特征在于：步骤5中，经过信道传输，用户1的接收信号为：
r(n)＝s(n)h1+w(n) (4)
其中，r(n)表示接收信号，h1表示用户1的信道参数，w(n)表示加性白高斯噪声；
采用串行干扰抵消(SIC)，估计得到用户2的信号，即：
其中，表示估计得到的用户2的信号；
抵消用户2信号干扰后的用户1的接收信号为：
其中，y(n)表示抵消干扰后的用户1的接收信号，表示经过硬判决后重新生成的QPSK信号；
最后，得到用户1的接收信号为：
5.根据权利要求1-4任一所述的一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法，其特征在于：步骤4中，需要log2M个比特的信令将数据移位的正确顺序通知用户1。
CN201910495511.8A 2019-06-10 2019-06-10 一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法 Active CN110234160B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910495511.8A CN110234160B (zh) 2019-06-10 2019-06-10 一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910495511.8A CN110234160B (zh) 2019-06-10 2019-06-10 一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110234160A true CN110234160A (zh) 2019-09-13
CN110234160B CN110234160B (zh) 2021-09-28

Family

ID=67859446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910495511.8A Active CN110234160B (zh) 2019-06-10 2019-06-10 一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110234160B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110233813A (zh) * 2019-06-11 2019-09-13 东南大学 一种改进的高阶qam调制发送方法
CN110602017A (zh) * 2019-09-29 2019-12-20 清华大学深圳国际研究生院 一种非正交多址接入解码方法
CN111867035A (zh) * 2020-06-12 2020-10-30 东南大学 一种非正交多址接入系统低误比特率的功率分配方法
CN113708819A (zh) * 2021-08-24 2021-11-26 东南大学 一种基于新型可重构智能表面的非正交多址接入方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106537995A (zh) * 2014-08-06 2017-03-22 Lg电子株式会社 发送上行链路信号的方法和用户设备、以及接收上行链路信号的方法和基站
WO2018061572A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 シャープ株式会社 基地局装置、端末装置およびその通信方法
US20180255519A1 (en) * 2013-08-30 2018-09-06 Ntt Docomo, Inc. User terminal and radio communication method
CN109246049A (zh) * 2018-08-06 2019-01-18 天津大学 一种提高非正交多址接入技术通信性能的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180255519A1 (en) * 2013-08-30 2018-09-06 Ntt Docomo, Inc. User terminal and radio communication method
CN106537995A (zh) * 2014-08-06 2017-03-22 Lg电子株式会社 发送上行链路信号的方法和用户设备、以及接收上行链路信号的方法和基站
WO2018061572A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 シャープ株式会社 基地局装置、端末装置およびその通信方法
CN109246049A (zh) * 2018-08-06 2019-01-18 天津大学 一种提高非正交多址接入技术通信性能的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110233813A (zh) * 2019-06-11 2019-09-13 东南大学 一种改进的高阶qam调制发送方法
CN110233813B (zh) * 2019-06-11 2022-02-01 东南大学 一种改进的高阶qam调制发送方法
CN110602017A (zh) * 2019-09-29 2019-12-20 清华大学深圳国际研究生院 一种非正交多址接入解码方法
CN110602017B (zh) * 2019-09-29 2021-10-29 清华大学深圳国际研究生院 一种非正交多址接入解码方法
CN111867035A (zh) * 2020-06-12 2020-10-30 东南大学 一种非正交多址接入系统低误比特率的功率分配方法
CN113708819A (zh) * 2021-08-24 2021-11-26 东南大学 一种基于新型可重构智能表面的非正交多址接入方法
CN113708819B (zh) * 2021-08-24 2022-06-28 东南大学 一种基于新型可重构智能表面的非正交多址接入方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110234160B (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Non-orthogonal multiple access: A unified perspective
CN110234160A (zh) 一种适用于非正交多址接入系统的下行发送方法
CN107786482B (zh) 基于栅格映射的多终端信息接收、发送方法及相应设备
Atarashi et al. Variable spreading factor-orthogonal frequency and code division multiplexing (VSF-OFCDM) for broadband packet wireless access
CN1833388B (zh) 无线通信装置以及副载波分配方法
CA2944066C (en) Method and apparatus for data transmission in a multiuser downlink cellular system
KR100657882B1 (ko) 기지국 장치 및 통신 방법
US7936831B2 (en) Methods and apparatus for implementing and using an in-band rate indicator
US8539323B2 (en) Encoding and decoding methods and apparatus for use in a wireless communication system
CN107370702B (zh) 一种通信系统中的信号发射、接收方法和装置
CN105472752A (zh) 一种上行随机接入方法
US7724853B2 (en) Enabling mobile switched antennas
CN101146079A (zh) 基于遗传算法的正交频分复用系统子载波分配方法
CN108882352B (zh) 一种基于非完美sic的权重速率最优的下行noma功率分配方法
CN105049397A (zh) 一种用于sim-ofdm系统的功率分配方法
CN109274630A (zh) 抗频率选择性衰落的多载波信号矢量分集合并方法
Liu et al. Enhanced uplink non-orthogonal multiple access for 5G and beyond systems
RU2480910C2 (ru) Способ и устройство для сложения разнесенных повторяющихся сигналов в системах ofdma
CN104901911A (zh) 一种迭代邻小区间干扰抑制的方法与装置
KR102217030B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 신호 송수신을 위한 변조/복조 장치 및 방법
CN106788893A (zh) 一种稀疏交织多址接入方法
CN104580054A (zh) 一种迭代邻小区间干扰抑制的方法与装置
CN114363138A (zh) 一种降低ofdm系统峰均功率比的改进算法
CN103780529B (zh) 通信系统及其信号发送方法与装置、信号接收方法与装置
Liu et al. An adaptive two-dimensional non-orthogonal multiple access technique using multi-level modulation and interleaving

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant