多载波NOMA系统总和速率最大化研究

韩文毫，潘沛生

(南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003)

0 引 言

随着移动通信技术的迅猛发展，技术标准的不断演进，第四代移动通信技术已经不能满足人们日益增长的需求[1]。为了应对在频谱资源、空入接口技术和网络架构等方面的挑战，第五代移动通信技术应运而生。以ODFM为基础发展的非正交多址接入技术(non-orthogonal multiple access，NOMA)，近年来有着丰富的研究成果问世[2-4]。NOMA系统在发送端利用信道编码和功率分配技术使得多用户共享时频资源，接收端使用串行干扰消除(successive interference cancella- tion，SIC)技术解调出接收信号[5]。因此合理可靠的资源分配方案可以保证接收端的有效解码，维持系统具有很高的总和速率，且保证用户的公平性。大量的研究结果表明，相比于传统的OFDM技术，NOMA虽然增加了系统的复杂度，但是缓解了频谱资源紧张的问题，有效地提高了小区系统的总和速率。

为了满足5G超大连接、超大宽带、超低延时的需求，有大量文献对多载波NOMA通信系统的资源分配进行了研究。在用户分组的研究中，文献[6]提出了穷举搜索的分组算法，即搜索子载波上所有用户的可能，选择出系统性能最优的组合，经研究此算法可以达到理论上的最优解，但由于其极高的复杂度很难应用于实际生活中。文献[7]提出把信道状态相差最大的两个用户复用到一条子载波上进行传输，虽然该方法降低了接收机的复杂度，但是忽略了超过两个用户分组方法，因此应用范围的局限性比较大。文献[8]提出了一种随机用户分组算法，即随机将用户复用到子载波上进行传输，虽然降低了用户分组的复杂度，但必然会造成接收机设计的不确定性，使得系统总和性能较差。……