在Rel-15中， NR的NOMA(Non-orthogonal Multiple Access)是非正交多址技術(shù)，目的是：

• 調(diào)制和符號級處理，包括擴(kuò)頻、重復(fù)、交織、新坐標(biāo)映射等

• 編碼比特級處理，包括交織和加擾等

• 符號到資源元素的映射，稀疏與否等

• 解調(diào)參考信號。不排除其他信號。

下圖總結(jié)了普通結(jié)構(gòu)NOMA發(fā)射器處理，其中黑白塊重用當(dāng)前NR設(shè)計，而具有規(guī)范影響的新塊以綠色突出顯示。

通常，NOMA發(fā)射器通過一些特定于用戶的操作，將UE經(jīng)過編碼的二進(jìn)制序列直接映射到多個可用傳輸資源，以幫助接收器以合理的復(fù)雜度分離疊加的多用戶信號。

由于NR已經(jīng)支持特定于UE的加擾操作，可以將NOMA發(fā)射器描述為兩個邏輯映射功能：bits-to-symbols 和symbols-to-REs.。

NOMA的Bits-to-Symbols 映射

NOMA中bit-to-symbol映射的主要目標(biāo)是提供更大的信號維度，以便通過圖1所示的UE/layer specific symbol-level spreading 在接收器端實(shí)現(xiàn)更靈活和高效的用戶分離。為此，一種方法是將該步驟分為兩步；①通過傳統(tǒng)調(diào)制操作（例如QAM調(diào)制）將比特映射到單個復(fù)數(shù)符號，然后通過UE特定擴(kuò)頻序列重復(fù)調(diào)制符號以生成符號塊，這也稱為線性擴(kuò)頻。②是將輸入比特流聯(lián)合映射到符號塊，這也稱為聯(lián)合映射、修改調(diào)制或聯(lián)合調(diào)制和擴(kuò)頻。聯(lián)合擴(kuò)頻更有優(yōu)勢，原因如下：

1） 更好的距離特性和編碼增益

理論上，M-bit到M-symbol的映射可以用一個m x 2m表來表示，其中每列表示輸入比特流索引中的符號序列。圖2顯示了兩個符號上的16點(diǎn)聯(lián)合映射示例。

聯(lián)合映射自然提供了更多的自由度來優(yōu)化跨多個符號的星座，這由圖3和4中所示的鏈路級仿真結(jié)果證明。在這個特定示例中，通過將輸入二進(jìn)制位的標(biāo)簽調(diào)整到每個RE的坐標(biāo)點(diǎn)，聯(lián)合映射可以優(yōu)化整體距離（Euclidean/product）。

相反，線性擴(kuò)頻方案（基于序列或基于重復(fù)的擴(kuò)頻）無法改善整體距離特性。這解釋了圖3中針對兩個RE上16QAM線性擴(kuò)展的16點(diǎn)聯(lián)合映射的鏈路級性能增益。對于針對兩個64QAM符號上線性擴(kuò)展的64點(diǎn)SCMA聯(lián)合映射，可以觀察到類似增益，如圖4所示。

另一個值得一提的重要點(diǎn)是，即使與基于基線競爭的OFDM（或NR?MU-MIMO）方案相比，線性擴(kuò)頻方案中使用的重復(fù)也會導(dǎo)致編碼損失。單用戶性能中的這種編碼損失會影響到多用戶性能。如圖6所示，與基線相比，線性擴(kuò)頻具有性能損失，多達(dá)6個用戶具有2個接收天線，12個用戶具有4個接收天線?；诨€競爭的OFDM可以被視為SF=1的線性擴(kuò)頻的特例。然而，在基線方案中沒有執(zhí)行符號級擴(kuò)頻操作，因此，不應(yīng)將其視為基于擴(kuò)頻的方案。

2)?高調(diào)制粒度

與一個符號上的線性擴(kuò)展QAM調(diào)制相比，聯(lián)合映射能夠在兩個符號上實(shí)現(xiàn)三個二進(jìn)制位的有效8-point映射，如圖7所示（對應(yīng)表A-2）。這使NOMA方案在調(diào)制大小和FEC編碼率的優(yōu)化和配置上具有更精細(xì)的粒度，其優(yōu)點(diǎn)如圖8所示：8-point聯(lián)合映射優(yōu)于QPSK和16QAM調(diào)制上的線性擴(kuò)展。

3)?對網(wǎng)絡(luò)變化的魯棒性

NOMA的關(guān)鍵指標(biāo)之一是對網(wǎng)絡(luò)變化的魯棒性，這對于grant-free傳輸尤其至關(guān)重要。一個例子是由于偶發(fā)業(yè)務(wù)導(dǎo)致的活動ue數(shù)量的變化。重要的是要有一個能夠提供良好性能的設(shè)計，同時對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化不敏感。

理論上，線性擴(kuò)頻可以通過以下方式適應(yīng)傳輸配置：

擴(kuò)展因子：較小的擴(kuò)展因子值意味著符號域中的重復(fù)更少，這導(dǎo)致更高的編碼增益，但由于信號維數(shù)有限，UE分離能力降低。相反，當(dāng)過載較高時，增加擴(kuò)頻因子為UE分離提供了更多自由度，但由于符號重復(fù)而導(dǎo)致編碼丟失（如上圖所示）。

分支數(shù)：與擴(kuò)展因子類似，支路數(shù)在編碼增益和UE分離能力之間進(jìn)行權(quán)衡。對于給定的擴(kuò)展塊長度，對于少量用戶，更優(yōu)選較高的分支數(shù)，而對于大量用戶，最需要單分支操作。

從以上討論可以看出，線性擴(kuò)展不能提供適用于所有用戶數(shù)量范圍的通用配置（在擴(kuò)展因子和層數(shù)方面）。這一觀察結(jié)果在圖9中得到了證實(shí)，其中，與聯(lián)合映射的單個配置相比，針對用戶數(shù)量的變化檢查了兩種線性擴(kuò)展的自適應(yīng)方法。給出了線性擴(kuò)展的兩個示例，即通過改變擴(kuò)展因子（本例中為2和4）來適應(yīng)傳輸配置的MUSA和通過改變分支數(shù)（本例中為1和2）來適應(yīng)發(fā)送配置的RSMA?？梢杂^察到，這兩種配置都無法針對用戶數(shù)量的變化提供良好和穩(wěn)健的NOMA性能。相反，利用聯(lián)合比特到符號映射的SCMA可以在單個配置中提供良好而穩(wěn)健的性能。

4)?更好和更健壯的PAPR性能

NOMA的聯(lián)合bit-to-symbol映射的靈活性使得具有非常低的PAPR傳輸方案，這比基線QAM要好得多。表A-7中給出了一個示例，下圖中給出了相應(yīng)的PAPR曲線。

另一方面，如圖10所示，聯(lián)合映射功能的其他示例，無論符號到重新映射模式和多分支操作如何，都提供了與基線QAM相當(dāng)?shù)腜APR性能，這意味著PAPR性能對于NOMA傳輸設(shè)計中用于聯(lián)合位到符號映射的任何配置都是魯棒的。

相反，線性擴(kuò)頻被證明對使用的擴(kuò)頻序列非常敏感，這表明一些擴(kuò)頻序列具有非常高的峰均比/厘米。雖然引入了一些技術(shù)來調(diào)節(jié)擴(kuò)頻序列的峰均功率比，包括符號相關(guān)擴(kuò)頻、時域擴(kuò)頻和符號級加擾，但它們阻止實(shí)現(xiàn)比基線更好的峰均比，這可以通過使用聯(lián)合映射來實(shí)現(xiàn)。

此外，當(dāng)使用多分支操作時，線性擴(kuò)展會導(dǎo)致更大的峰均比下降。圖11顯示了一個示例，其中給出了不同分支數(shù)下線性擴(kuò)頻方案RSMA的PAPR性能。然而，如圖11所示，聯(lián)合映射與稀疏符號到重映射相結(jié)合，對多分支操作具有魯棒性。

5） 更容易表示

由于NOMA的聯(lián)合bit-to-symbol映射設(shè)計的效率，在所有映射函數(shù)中，映射長度可以固定為2。這提供了將符號生成（bit-to-symbol映射）與整體符號映射（通過定義symbol-to-re映射規(guī)則）解耦的額外好處。換句話說，一旦給出了映射函數(shù)（作為表格或公式），一旦給出了擴(kuò)展塊長度（包括2加零符號的映射塊長度），就沒有額外的工作來表示整體信號。相反，在線性擴(kuò)展中，每個擴(kuò)展塊長度都需要定義一個特定的序列表，這意味著對規(guī)范有重大影響。

此外，如前所述，線性擴(kuò)頻需要考慮各種配置和優(yōu)化，包括定義新序列，以及根據(jù)分支數(shù)、擴(kuò)頻因子和調(diào)制順序進(jìn)行自適應(yīng)，以獲得與聯(lián)合映射相同的性能。例如，圖2中聯(lián)合16-point映射的生成需要定義QPSK調(diào)制的新序列[1 2]并與[2 -1]結(jié)合，而圖4中聯(lián)合8-point映射的產(chǎn)生需要定義3個[-1/2 -1/2],[j 0],[0,j]序列并與BPSK調(diào)制器結(jié)合。

NOMA 發(fā)射器的特性

NOMA發(fā)射器應(yīng)提供以下功能，以滿足各種NR場景（如mMTC、URLLC和eMBB）的不同要求：

1.?在編碼增益和多用戶干擾緩解之間進(jìn)行良好的權(quán)衡：對于NOMA設(shè)計來說，重要的是使用傳輸設(shè)計中的所有自由度，即bit-to-symbol維度和symbol-to-re維度，以在編碼增益與多用戶干擾抑制之間進(jìn)行最佳權(quán)衡。換句話說，它應(yīng)該通過配置bit-to-symbol的映射來提供最佳編碼性能，以提供更大距離的星座，同時，能夠通過適當(dāng)配置bit-to-symbol和symbol-to-re的映射來應(yīng)對大過載場景中的UE間干擾。

2.?靈活可配置的MA簽名設(shè)計：適當(dāng)?shù)腘OMA傳輸側(cè)設(shè)計應(yīng)允許靈活可配置MA簽名設(shè)計，用于各種應(yīng)用場景，且規(guī)格影響最小。特別是，需要一種可配置的MA簽名定義，其中可以通過簡單的參數(shù)改變來實(shí)現(xiàn)不同的簽名池大小和不同的傳輸側(cè)自適應(yīng)。

3.?對網(wǎng)絡(luò)變化的魯棒性：如前所述，NOMA的一個關(guān)鍵應(yīng)用場景是UL中的免授權(quán)傳輸，其中活動UE的數(shù)量是可變的和不可預(yù)測的，尤其是當(dāng)流量是零星的時。在這種情況下，NOMA設(shè)計必須對網(wǎng)絡(luò)配置的變化（例如UE的數(shù)量）具有魯棒性。特別是，適當(dāng)?shù)腘OMA設(shè)計應(yīng)為低過載場景提供合理良好的性能，同時，通過單參數(shù)配置應(yīng)對高過載場景中的多用戶干擾。

4.?對接收器體系結(jié)構(gòu)的魯棒性：雖然同意NOMA應(yīng)用采用通用接收器體系結(jié)構(gòu)，其中包括迭代SIC結(jié)構(gòu)，在MUD和FEC之間具有反饋鏈路，但接收器實(shí)現(xiàn)仍有很多細(xì)節(jié)。這包括可被視為實(shí)現(xiàn)問題的多用戶識別設(shè)計和FEC與多用戶識別之間的交互格式（例如軟SIC/PIC、硬SIC/PIC、混合PIC）。NOMA設(shè)計對于任何接收器配置都很重要。由于基線MUD結(jié)構(gòu)是芯片級LMMSE，因此NOMA傳輸設(shè)計應(yīng)為該基線架構(gòu)提供相當(dāng)好的性能。

5.?混合波形支持：NOMA發(fā)射器應(yīng)支持CP-OFDM和DFT-s-OFDM波形，而不改變MA特征碼設(shè)計或接收器結(jié)構(gòu)。此外，它應(yīng)該提供在同一資源中復(fù)用配置了CP-OFDM波形的UE與配置了DFT-s-OFDM波的UE的機(jī)會，從而減輕相關(guān)gNB的調(diào)度負(fù)擔(dān)。對于一些多路復(fù)用用戶，啟用變換預(yù)編碼（對應(yīng)于DFT-s-OFDM波形）；對于其他情況，它被禁用（對應(yīng)于CP-OFDM波形）。這種靈活性對于覆蓋范圍適中且大多數(shù)UE配置有CP-OFDM波形的大多數(shù)實(shí)際和典型應(yīng)用場景是有益的。從整個網(wǎng)絡(luò)的角度來看，為配置了DFT-s-OFDM波形的數(shù)量非常有限的UE分配單獨(dú)的資源是低效的。

6.?混合分支傳輸支持：NOMA發(fā)射器應(yīng)適應(yīng)單個UE的多個分支（速率分裂），以更高效地實(shí)現(xiàn)更高的SE（spectrum efficiency）。配置有不同分支的ue可以一起傳輸。此外，NOMA發(fā)射器應(yīng)允許具有不同分支數(shù)的UE的多路復(fù)用。例如，一些ue可以執(zhí)行多分支傳輸，而其他ue則應(yīng)用單分支傳輸，這取決于網(wǎng)絡(luò)配置。