非正交多址接入(NOMA)最近几年在学术界和工业界都受到了广泛关注。从多用户信息论的角度看NOMA相比正交多址接入(OMA)有着更高的频谱效率/可达(和)速率。但由于其主动引入了用户间干扰(即破坏了用户间信道资源的正交性),复杂的接收算法成为必需。以功率域NOMA为例,其需要在接收端进行串行干扰消除(SIC)。一方面SIC导致了延时;另一方面SIC存在误差传播效应,即当干扰消除不完全时,会造成后续检测时的信干噪比(SINR)较大,进而检测性能恶化。这一点在用户间信道增益差别不大时尤为显著。
NOMA的应用实例一般都是从上面提到的模型扩展而来。如考虑高数据率要求的终端(如手机)和低数据率要求的IoT设备共存的场景,那么手机就是强用户,IoT设备是弱用户。当接入设备很多时,可以通过分组,每一组中一个强用户一个弱用户,组内采用NOMA,而组间采用OMA,等等。
对于固定接收,比如家里的数字电视,往往需要超高清UHDTV的体验,所以容量/速率的要求很高,一般速率会在十几兆到三十兆左右。故一般采用高阶调制(ATSC3.0最高支持4096QAM)以及较高码率的信道编码,但error-free传输所需要的SNR门限便很高。从另外一个角度看,固定接收机一般体积较大且有持续电源供电,可以方便的集成数字信号处理模块,并且对功率消耗不敏感,可支持接收信号时复杂的数字信号处理。
对于移动接收,比如在手机上看电视,一般高清HDTV就满足了,所以对于速率的要求不是很高,一般就几兆左右。而且由于移动接收时的信道条件更差(如多普勒频移等),所以要求系统的鲁棒性/可靠性更高,故一般采用低阶调制(如QPSK)以及低码率的信道编码,故error-free传输所需要的SNR门限便很低。相比于固定接收机,手机终端等移动设备体积小且为电池供电,所以接收机的复杂度尽量不要太高。
基于上述考虑,ATSC3.0引入了一种新的复用技术——层分复用(Layered Division Multiplexing, LDM)。LDM本质上是一个功率域NOMA的下行场景,即不同的服务数据流在相同的时频资源上同时传输,相比于传统的TDM/FDM表现出更高的频谱效率。
举个栗子,若injection level为6dB,则 10 log 10 P u P l = 6 10\log_{10}\frac{P_u}{P_l}=6 10log10PlPu=6,即 P u ≈ 4 P l P_u \approx 4P_l Pu≈4Pl。换句话说总功率的80%用作移动接收服务,而剩下的20%用作固定接收服务。
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