[发明专利]基于大规模MIMO的非正交多址接入方法

说明书

本发明涉及一种基于大规模MIMO的非正交多址接入方法，包括以下步骤：步骤1：确定最优解调顺序，步骤2：确定用户的接收功率，步骤3：确定用户的最优发射功率，步骤4：确定数据帧结构：接入同一基站的不同用户遵循相同的上行链路帧结构同步发送，用户所使用的时隙长度不超过无线信道的相干时间；步骤5：导频选择方式：用户获得导频的方式为各个用户独立的从给定导频集合里面随机选择自己所使用的导频；步骤6：在步骤4和步骤5的基础上，多个用户终端以最优发射功率发送信号给基站，基站接收到信号后，借助大规模MIMO的信道硬化能力，仅在天线端对多用户的复合信道进行估计，并利用串行干扰消除技术，最终完成全部用户信号的恢复。

技术领域

本发明涉及无线通信、大规模MIMO系统、多址接入技术领域，具体涉及一种基于大规模MIMO的非正交多址接入方法。

背景技术

正交多址技术：传统的通信系统均以正交多址(Orthogonal Multiple Access，OMA)技术为核心，这些技术首先对无线资源进行划分，然后将在时间、频率、码字空间中一个或多个领域内相互正交的资源分配给不同的用户。其中，资源的正交性决定了用户信号之间的正交性，由此多个用户可以互不干扰地完成数据传输，从而简化基站端接收机的设计。

正交多址技术的缺点：在未来网络，尤其是物联网中，拥有海量无线设备的大背景之下，传统正交多址方案的局限性逐渐显现。通信系统的服务主体由“人”转变为“物”，主要矛盾也由有限的下行带宽转变为有限的上行连接数。而正交多址接入对无线资源划分的颗粒大小直接决定了可供分配的资源块数量，这就制约了系统接纳用户数的上限。因此，传统的正交多址接入方案严重制约了用户连接上限，已无法适应未来连接数目庞大的物联网业务需求。

基于扩频码域的非正交多址技术：为了突破传统多址方案中无线资源正交划分对接入用户数量的限制，获取更高的频谱效率，非正交多址(Non-Orthogonal MultipleAccess，NOMA)技术是一种可行的方案。一般来说，非正交多址可以通过码域、功率域、空域以及这几个域的联合使用来实现，而目前比较主流的方案通常基于扩频码域和基于功率域实现用户的多址。其中，基于扩频码域的代表技术有：华为技术有限公司提出的稀疏码分多址技术(Sparse Code Multiple Access，SCMA)^[1]、中兴通讯提出的多用户共享多址技术(Multi-User Shared Access，MUSA)^[2]、以及大唐电信提出的图样分割多址技术(PatternDivision Multiple Access，PDMA)^[3]等。SCMA、PDMA和MUSA都是通过设计稀疏扩频码或稀疏扩频图样来区分不同用户，这三者的共同特点都在于使用了稀疏的扩频码，在相同时间-频率资源上叠加多个用户的低码率传输数据，从而使更多的用户复用相同的资源，提高系统的容量。

基于扩频码域的非正交多址技术的缺点：对于这种基于扩频码域的非正交多址方案来说，特定的传输块(Transmission Block,TB)所需要的时频资源将是传统正交多址中所需时频资源的数倍，因此占用的时频资源更多，可以说是一种用更多的时频资源来换取传输效率的方法。从这一点来看，非正交多址的资源分配相对来说并不那么灵活。其次，基于扩频的多址方案中，多用户复用的数据块需要联合检测来进行用户区分，故而接收复杂度将大大増加。总的来说，基于扩频码域的非正交多址技术在扩频码的优化设计及低复杂度接收算法设计两个方面还存在巨大的挑战。