[发明专利]一种大规模非正交多接入方法

说明书

本发明公开了一种大规模非正交多接入方法。基站根据信道长期统计信息，将大量需要接入无线网络的移动用户分成若干个簇，每个簇包含为数不多的移动用户，以便移动终端进行低复杂度的串行干扰抵消。所有移动用户同时向基站发射训练，基站通过信道估计获得上行信道的信道状态信息，并将其转化为每个簇的等效信道状态信息。基站根据等效信道状态信息，对每个簇的发射信号进行叠加编码，然后把叠加编码后的信号经波束成形后发射出去，以减少簇与簇之间的干扰。移动用户在收到信号后，首先对同一簇内信道增益较弱的移动用户的信号进行解码，并将这些移动用户的信号从接收信号中减去，最后对自身的信号进行解码。本发明为具有大规模用户接入的宽带移动通信系统提供了一种简单却有效的非正交多接入方法。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种大规模非正交多接入方法。

背景技术

随着物联网和移动互联网的兴起于发展，未来的无线网络需要支持大规模移动用户的同时接入。在当前广泛采用的正交多接入技术中，如时分复用多接入(TDMA)、频分复用多接入(FDMA)和码分复用接入(CDMA)，一个无线资源块只能分配给一个移动终端。由于无线资源的稀缺性，传统的正交多接入技术很难支持大规模用户的同时接入。在这种情况下，非正交多接入技术得到了大量的研究，并未广泛认为是5G等未来宽带无线通信系统的关键技术之一。

非正交多接入技术主要利用发射端的叠加编码和接收端的串行干扰抵消实现高效的多用户接入。然而，当接入用户数较大时，串行干扰抵消的复杂度将非常大。因此需要将用户分为多个簇，并只在每个簇内进行串行干扰抵消，从而有效降低了用户的计算复杂度。然而，用户分簇将引入新的簇间干扰。为了进一步提高非正交多接入技术的性能，必须有效抑制簇间干扰。众所周知，大规模多天线技术是一种有效的干扰抑制技术。并且，大规模多天线技术也是5G系统的关键技术之一。因此，可以将非正交多接入和大规模多天线技术结合起来，有效增强系统的性能。基于此，英国兰卡斯特大学的丁志国等人在《Design ofMassive-MIMO-NOMA with Limited Feedback》一文中，提出了一种利用大规模多天线技术进行干扰消除的方法，从而达到提高非正交多接入技术性能的目的。值得注意的是，这种方法需要基站具有完全的下行信道状态信息。然而在大规模用户接入的情况下，传统的正交信道估计方法需要极长的训练序列，这将导致每个时隙只有很少的时间用于信号传输。此外，如果训练序列大于信道的相干时间，这将导致信道估计的实效。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述方案中大规模用户接入时训练序列较长、频谱效率较低和计算复杂度较高等问题，提出了一种大规模非正交多接入方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

大规模非正交多接入方法，包括如下步骤：

1)基站根据信道长期统计信息，获得所有下行信道的大尺度衰落信息α_i，i＝1，...，U，其中U为移动用户的数量；

2)基于下行信道的大尺度衰落信息，基站将移动用户分为N个簇，其中第n簇包含K_n个移动用户；

3)基站基于非正交的信道估计方法，获得第n个簇的等效信道状态信息n∈[1，N]；

4)基站为第n个簇中第k个移动用户的信号s_n，k分配发射功率P_n，k，然后将每个簇的所有移动用户的信号进行叠加编码；

5)基站根据所获得的信道状态信息，基于匹配滤波的方法，为每个簇经叠加编码后的信号s_n设计一个发射波束w_n，然后将所有波束成形后的信号一起进行发射；

6)移动用户接到基站发射的信号后，对同一簇内的用户进行串行干扰抵消，然后对自身信号进行解码。

步骤3)中非正交的信道估计方法为：