张嘉怡, 余忠洋, 朱 敏, 白宝明,*, 刘 为, 容琪龙

(1. 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室, 陕西 西安 710071;2. 中国电子科技集团有限公司第七研究所, 广东 广州 510310)

0 引 言

近几年来,随着物联网、机器通信等一些新型应用场景的迅速发展,地面网络在建设成本、维修成本、覆盖范围等方面都呈现出一定的局限性[1]。因此,在会议3GPP RAN上,非地面网络的解决方案已被纳入第5代(fifth-generation,5G)移动通信标准,旨在弥补地面网络在信号覆盖、服务质量等方面的不足[2]。其中,低轨卫星通信作为非地面网络(non-terrestrial network,NTN)中重要的一部分,具有低传输时延、低链路损耗、高系统可靠性等优点[3],可以快速实现大范围的覆盖。然而,随着卫星的大规模部署,可利用的频谱资源变得非常稀缺,从而导致低轨卫星通信系统面临带宽资源和功率资源双重受限的挑战。为此,将5G通信中的一项关键技术——非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)技术应用于低轨卫星通信网络中以解决其频带冲突问题,已成为目前卫星通信理论与技术的研究热点之一[4-6]。

NOMA技术的主要思想是在相同资源块上为多个用户提供服务,利用接收端复杂的检测算法设计和干扰消除技术分离出各用户信息。与正交多址接入(orthogonal multiple access,OMA)相比,NOMA技术可以显著提高资源利用率及系统吞吐量,在海量用户接入的通信场景(比如卫星物联网)中,更具有竞争优势。现有的NOMA方案[7]可以大致分为两类:基于功率域的NOMA技术[8-9]和基于码域的NOMA技术[10-12]。其中,前者是通过功率分配的方式来区分不同的用户[5],但在功率受限的卫星通信上较难实现;而后者是利用特定结构或映射等方式来区分不同用户,受功率影响小,因而更适合用于低轨卫星通信。……