面向5G的非正交多址接入技術研究

《面向5G的非正交多址接入技術研究》是依託清華大學，由戴凌龍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向5G的非正交多址接入技術研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：戴凌龍
• 項目類別：面上項目

項目摘要

面對未來5G網路容量“十年千倍”的技術挑戰，非正交多址接入（NOMA）通過引入可控的干擾來大幅提高頻譜效率和連線數密度，成為5G備選關鍵技術之一，但仍面臨理論體系不完善、關鍵技術不成熟等諸多挑戰。為此，本項目以圖論、複數域多維星座圖理論和壓縮感知理論為理論工具，深入研究面向5G的NOMA基礎理論和關鍵技術。在理論研究方面，我們將結合NOMA特有的系統結構分析其上下行可達信道容量界，並從理論上分析系統能達到的最大過載因子。在關鍵技術方面，首先，實現擴頻序列的最佳化設計和接收機算法性能與複雜度的折中；其次，挖掘並利用海量連線中自然存在的活躍用戶稀疏性，提出基於壓縮感知理論的隨機多用戶檢測方法，從而實現低開銷低時延的上行免調度NOMA傳輸機制；最後，將NOMA與Massive MIMO有機結合，進一步利用空間資源來提高頻譜效率和可靠性。本項目可望為我國引領未來5G標準提供相關專利技術儲備。

結題摘要

面對未來無線通信系統數據流量和連線數爆炸式增長的需求，非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）技術通過引入可控的干擾來大幅提高頻譜效率和連線數密度，從而成為未來無線通信系統的關鍵技術之一。然而，NOMA技術面臨理論體系不完善、關鍵技術不成熟等諸多挑戰。為此，本項目基於壓縮感知理論和最佳化理論，深入研究面向未來無線通信的NOMA基礎理論和關鍵技術。在理論研究方面，考慮NOMA特有的系統結構，分析萊斯信道下的可達容量界，為NOMA關鍵技術的設計提供了理論依據。在關鍵技術方面，針對上行傳輸，挖掘並利用海量連線中自然存在的活躍用戶稀疏性，基於壓縮感知理論設計低開銷低時延的上行免調度NOMA傳輸機制，並分別針對基於幀結構的傳輸架構和基於突發傳輸的架構提出相應的活躍用戶與數據聯合檢測算法，解決上行免調度NOMA傳輸中活躍用戶未知的難題；針對下行傳輸，充分利用NOMA的技術優勢，提出毫米波大規模MIMO-NOMA傳輸機制，突破傳統毫米波大規模MIMO系統用戶數受限於空域自由度的基本限制，進一步，在提出的毫米波大規模MIMO-NOMA傳輸機制中，對預編碼與功率分配進行聯合最佳化設計，有效提高系統的譜效和能效。本項目研究成果為相關領域的研究人員提供了重要參考，將為NOMA在未來無線通信系統中的套用提供重要的理論基礎和技術儲備。