5G NOMA多址技术优化方案

在OFDM 子载波内采用NOMA（Non-Orthogonal Multiple Access，非正交多址）技术。NOMA 用来在 mMTC、uRLLC、eMMB 小字节传输中使用。

（1）目前最主要的应用场景是 mMTC，不需要像之前那样传Preamble 码，减少信令开销，信令开销降低了，功耗也同时降低了。同时，NOMA 技术可以使多个用户共享资源块，所以增加了海量终端连接数。

（2）对于eMBB，相同的是资源可以使多个用户共享，提升了频谱效率，功耗也降低了（NOMA 主要支持小包突发性业务，eMBB 也有小包业务，大包业务对于接收机的复杂度要求高，所以一般不提供大数据包业务）。

（3）对于uRLLC 的场景，用户接入更快（两步接入），时延降低，可靠性提升（主要针对时延来看）。

NOMA 会在多个场景下全面地适应网络效率的提升，它必须要适应不连续的、突发的小数据包业务，如图2-9 所示。

图2-9　NOMA 应用场景

1．NOMA 应用场景——mMTC

5G mMTC 场景中，终端节点数量特别巨大：100 万Device/km2，势必要求节点的成本很低，功耗很低。在海量节点、低速率、低成本、低功耗这些要求下，目前4G 的系统是无法满足这个要求的，主要体现为4G 系统设计时主要针对的是高效的数据通信，是通过严格的接入流程和控制来达到这一目的的。如果非要在4G 系统上承载上述场景，那么势必造成接入节点数远远不能满足要求，信令开销不能接受，节点成本居高不下，节点功耗不能数量级降低。因此有必要设计一种新的多址接入方式来满足上述需求。

RACH 过程也可以得到增强，NOMA 设计目标是提高接入容量（类似于 mMTC 的容量），同时实现准确的定时提前（TA）估计。RACH 中的传统四步可简化为两个步骤，其中带有前导码和数据一起传输。NOMA 在发送端应用扩频/交织加扰，在接收端使用高级接收器，即使存在异步和冲突，来自多个UE 的叠加RACH 信号（包括前导码和数据）也可以被解码，这可以显著提高RACH 的传输效率。 两步RACH 过程从RRC 空闲态开始，UE 标识在数据部分中进行，一旦这个数据被成功解码，gNB 就会向UE 发送一个响应。

2．NOMA 应用场景——eMBB(www.xing528.com)

小区边缘用户偏高的发射功率会引发显著的站间干扰，小区边缘用户基于传统接入方案的非激活状态终端在信令开销和高功率消耗方面不可避免，导致整体上小区边缘的频谱效率相对较低。

NOMA 通过基于竞争的空口资源共享和基于比特级的数据扩展增强频谱效率，从而降低了终端功耗和空口信令开销。

3．NOMA 应用场景——uRLLC

针对周期性或事件触发的相对小数据包的流量业务，基于现有交互式确认方案在RTT 时延和空口信令开销上都是低效的。

NOMA 的目标就是降低时延、提升可靠性和空口资源效率。

多用户共享接入（Multi User Shared Access，MUSA）是重要的NOMA 技术。当不启用MUSA时，不同的资源块分别调用给不同的用户，4 个RB 最多只能支持4 个用户，如图2-10 所示。

图2-10　不启用MUSA

当启用MUSA 时（图2-11），MUSA 充分利用了远、近用户的发射功率差异，在发射端使用非正交复数扩频序列对数据进行调制，并在接收端使用连续干扰消除算法滤除干扰，恢复每个用户的数据。多用户共享接入允许多个用户复用相同的空口自由度，可显著提升系统的资源复用能力。作为一项多用户检测技术，SIC 早在CDMA 中被采用。SIC 在性能上与传统检测器相比有较大提高，而且在硬件上改动不大，从而易于实现。

图2-11　启用MUSA