基于5G应用场景的非正交编码接入技术研究
作者单位:北京交通大学
学位级别:硕士
导师姓名:钟章队
授予年度:2019年
学科分类:080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术(可授工学、理学学位)] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统]
摘 要:第五代移动通信技术(5G)已成为国内外通信领域的研究热点,5G新空口(NR)的研究日益细化。非正交多址(NOMA)作为5GNR研究的关键技术之一,通过在相同时频资源上叠加多个用户实现成倍用户接入,可更好地满足不同应用场景的个性化需求。目前业界已初步验证了NOMA在提升系统吞吐量、支持更多用户接入方面的显著增益,但其在实际应用场景下的性能仍有待深入研究。非正交编码接入(NOCA)技术是5G候选多址方案之一,它的核心思想是每个用户应用不同的扩频序列,将单个数据符号扩频后映射到多个子载波上,实现抗干扰能力增强。同时联合免授权传输机制,NOCA可简化信令以降低传输时延、降低终端设备功耗。本文聚焦NOCA技术,在5G应用场景下开展链路性能研究,并在上行链路抑制峰均功率比(PAPR)和上行链路用户检测方面取得进展。本论文主要工作和创新点如下:第一,优化上行免授权NOCA系统设计并对其进行性能评估。基于NOCA系统机理的分析,本文针对不同扩频因子(SF)设计低互相关扩频序列池萃取方案,优化了扩频序列池的构建。而后分析上行链路中的两种物理资源分配方案,并结合5G应用场景研究不同SF的链路性能。仿真得到mMTC与eMBB应用场景中不同SF的误块率,以及相应的SF选取方案,为5G多址技术的标准化提供参考。第二,NOCA加剧PAPR问题的研究。本文理论推导单载波与扩频系统的PAPR数学表达式,分析NOCA系统PAPR加剧的原因并提出PAPR抑制方案。较之传统的PAPR抑制方案,所提方案可有效抑制NOCA系统的PAPR,使其与CP-OFDM水平相当,并在误块率性能上取得显著增益。此外,所提方案具有可行性强、硬件设计成本低的优势,适用于NOCA系统上行发射机设计。第三,NOCA上行链路用户检测的研究。本文基于Neyman-Pearson准则设计NOCA的上行链路用户检测系统,研究检测序列采取不同时频资源分配方案时的漏检率性能。仿真结果表明,衰落信道的频率选择性对用户检测性能产生重要影响。为实现URILLC场景低时延、超高可靠目标,需要综合考虑信道特性、时频资源分配、数据有效性等因素对用户检测系统进行设计。