邱刚 田力 王沙 袁志锋

摘要：主要探讨5G非正交多址（NOMA）及相应的接收机设计。NOMA在与免调度传输结合時，其收发机的设计除了需要考虑多用户干扰抑制及分集增益的最大化以外，还需要考虑实际的用户检测和识别以及存在碰撞情况下的非理想信道估计。在经典的最小均方误差估计结合串行干扰消除（MMSE-SIC）接收机算法基础上，针对几种不同的免调度实现方案给予相应的解决方案。仿真结果表明：所提方案在误差传播抑制和复杂度降低等方面均有较好的性能增益，在实际系统中可以同时满足免调度及高过载的业务需求。

关键词： NOMA；免调度传输；海量机器类通信（mMTC）

Abstract： 5G Non-Orthogonal Multiple Access （NOMA） and the associated receiver design are discussed in this paper. When NOMA is combined with non-scheduled transmission， the suppression of multi-user interference and the maximization of diversity gain should be considered for the design of transceiver. It is also necessary to consider the realistic user detection， identification and the non-ideal channel estimation under contention-based transmission. Based on the classical minimum mean square error - successive interference cancellation （MMSE-SIC） receiver algorithm， the corresponding solutions are given for several different implementation schemes. Simulation results demonstrate that the system performance in terms of error propagation minimization and complexity reduction can be enhanced， and the true grant-free transmission and high overloading capability can be achieved.

Key words： NOMA； grant-free transmission； massive machine-type-communications （mMTC）

与长期演进（LTE）类似，第5代通信系统（5G）仍然首选正交多址作为基本的多址方式，但与此同时非正交多址（NOMA）也受到广泛的关注和研究，在第3代合作伙伴项目（3GPP）Rel.15中成功立项并有望在1～2 Y内完成标准化[1]。与正交多址相比，非正交多址可以在上下行系统容量、接入能力等方面提供性能增益[2-4]。此外，上行NOMA技术天然容易与免调度接入相结合，进一步降低系统接入时延、信令开销以及终端功耗等[5-6]。

在基于免调度的接入假设下，用户终端（UE）可以自发地进行上行传输，而不需要发起调度请求等待调度，因此可以节省信令开销并降低时延和功耗。由于UE自发地进行上行传输，多个用户之间不可避免会形成竞争接入。虽然可以通过预配置或预留资源的方式避免竞争，但在一般情况下由于基站对UE何时会发起免调度传输并不知情，资源利用率会相对较低，因此采用竞争接入的方式更为合适。……