NOMA简介

NOMA简介,第1张

随着5G的日渐火热,各个厂家的解决方案纷纷出台。多址是移动通信的核心核心技术领域,第一代到第四代移动通信分别采用了FDMA、TDMA、CDMA和OFDMA技术。多址技术对于移动通信具有符号意义,因此5G的多址技术也成了各个玩家必争的战略要冲。

第一代到第四代的多址技术都采用了正交设计,频域、时域、码域,各种正交方式都已经穷尽,再要创新只能走非正交的路子。因此NOMA(Non Othogonal Multiple Access)登台亮相。

NOMA据说是NTT Docomo于2014年9月首先倡导的。其思想是发射端不同的用户分配非正交的通信资源。在正交方案当中,如果一块资源平均分配给N个用户,那么受正交性的约束,每个用户只能够分配到1/N的资源。NOMA摆脱了正交的限制,因此每个用户分配到的资源可以大于1/N。在极限情况下,每个用户都可以分配到所有的资源,实现多个用户的资源共享。非正交带来的负面作用是多用户干扰。为了解决这个问题,需要接收机侧采用比较复杂的接收机技术,典型的是SIC接收机。SIC接收机按照一定的顺序逐个解调每个用户的信号。在第一个用户的信号解调出来后,把它的信号重构出来并在接收信侍樱罩号当中减去,对其他用户就没有干扰了。这样逐次把所有用户的信号解调出来。 <wbr>

国内设备厂商华为、中兴和大唐都提出了自己的多址技术,分别叫SCMA、MUSA和PDMA。虽然技术细节有所不同,基本上都属于NOMA。三家都声称频谱效率比LTE提升了3倍。如果这是真的,那将是通信技术的又一个里程碑。然而很遗憾,NOMA只是镜花水月,因为信息论的基本原理决定了非正交不会带来任何增益。

NOMA的理论基础叫做多用户信息论。下面这张图是两用户MAC(上行)信道的容量域,来自Stanford女大牛Andrea Goldsmith的巨著Wireless Communications。还有一位男大牛David Tse的巨著Fundamentals of Wireless Communication也有相同的内容。

两用户的MAC模型可以表达为:

<wbr><wbr><wbr><wbr><wbr><wbr><wbr><wbr>y=x1+x2+n,

其中,x1和x2分别是用户1和用户2的信号,功率分别是是S1和S2;n是白噪声,功率为N;y是输出信号。在这个前提下,根据香农公式,两用户的容量域可以表达为:

<wbr><wbr><wbr><wbr><wbr><wbr><wbr><wbr>R1<= log(1 S1/N)=C1,

<wbr><wbr><wbr><wbr><wbr> <wbr>R2<= log(1 S2/N)=C2,

<wbr><wbr><wbr><wbr><wbr> <wbr>R1 R2<= log(1 (S1 S2)/N).

这三条折线也就是上图当中最外面的三条实线。注意到两个用户的信号是直接叠加在一起的,共享相同的时频资源,也就是这里所说的NOMA。

与NOMA相对的是OMA,也就是正交方案,比较典型的是时分(TD)和频分(FD)。

TD就是一部分时间给用户1, 另一部分给用户2。时分的容量域是图中的虚直线,直线上不同的点代表两个用户分配的时间的不同比例。

FD的容量域是是那条曲线,具体的推导就不在这里展开了,可以参考前面提到的两本教科书。许多同学的疑问是,同样是正交方案,为什么TD和FD会如此的不同?在TD方案当中,只有一个用户在发送,功率为S1或者S2。在FD方案中,两个用户同时发送,功率为S1+S2,在这点上FD和NOMA是相同的。从功率上看,TD的容量域小是很自然的。 <wbr>

虽然老闹总功率相同,FD的容量域比NOMA要小,这是什么原因呢?这就要用到信息论里面的注水原理。 <wbr>如果把一个信号的功率S分成两部分,S=S1+S2,很容易得到:

<wbr> <wbr> <wbr> <wbr>C=log(1+S/N)=log(1+S1/N)+颂升log(1+S2/(S1+N)),

也就是说,功率S1的那部分信号,在获得了一个容量log(1+S1/N)的同时,等效成了对功率S2的噪声(请注意,公式的第二项当中S1和N是加在一起的)。

假设有N个并行的信道,在每个信道上已经有噪声和一部分信号功率,如果再有一份功率,分配到哪个信道才能够获得最大的新增容量呢?根据上面的结论,已经存在的功率,无论是噪声还是信号功率,对于后来的功率来说都是噪声,因此把功率分配给累积功率最小的信道可以获得最大的新增容量。因此,如果有一大份功率分配到并行的N个信道,可以分成无数的小份,每一份都分配给累积功率最小的信道,就像往一个容器里面倒水一样,每一滴水都流到最低水位的地方。如果每个信道上的噪声相同,这样分配的结果就形成了一个水平面,每个信道上分配的功率是相同的。 <wbr>

请注意,NOMA方案的功率谱是平的,符合注水原理,在那条斜直线上的功率密度为(S1+S2)/B,其中B为系统带宽。在FD方案当中,功率S1分配给了一部分带宽,功率S2给了另外部分,因此在一般意义上功率谱不是平的,不符合注水原理,因此造成容量损失。但是我们可以看到,FD在一点上可以达到NOMA的容量,在这一点上恰好功率谱是平的。 <wbr>

那么,NOMA在容量域上的优势就已经很清楚了。 但是,这种优势是在前述的约束条件下获得的,也就是用户1的功率是S1, 用户2的功率是S2。如果不施加这个约束,而只约束两个用户的和功率为S1+S2, 那么NOMA,FD和TD的容量域是完全一致的,都是R1 R2<= log(1 (S1 S2)/N),也就是将NOMA容量域的那条斜线延伸到水平和垂直坐标轴。

首先看NOMA,水平和垂直两条折线,都是因为两个用户的和功率小于S1+S2,从而导致和速率下降。 TD的容量域是因为功率损失,如果每个用户都用功率S1+S2发射,那么与NOMA是一致的;FD是因为不符合注水原理造成容量损失,如果不限制每个用户的发射功率,而是限制每个用户的功率谱密度为(S1+S2)/B,其发射功率与其分配的带宽成正比,那么注水原理就得到满足,从而达到与NOMA相同的容量域。

也就是说,在只限定和功率的条件下,TD、FD、NOMA有完全相同的容量域,NOMA对OMA的增益严格为零,复杂SIC接收机并没有换来任何的增益。从实际情况来看,只限定和功率,而不是限定每个用户的功率,是更为符合实际的功率分配方案。

解码顺序:无论上下行,接收端解调的均是从在接收端功率最大的开始解码

上行NOMA:多用户基站

•解码顺序:BS处先解调信道质量好的用户,并从叠加信号中减去,再解调信道质量次优的用户

•基站端配置SIC接收机(SIC: successive interference cancellation 串行干扰消除)•信道质量好的用户受到同一个NOMA簇内其他所有用户的干扰,而信道质量差的用户不受到簇内其他用户的干扰•区别于正交频分多址,用世团户数量越搜盯橘多,会产生更强的簇间干扰

下行NOMA:基站多用户

•解码顺序:用户处先解调信道质量差的用户,并从叠加信号中减去,再解调信道质量次差的用户

•接收端每个用户处配置SIC接收机•信道质量最好的信号不受到同一个NOMA簇内其他用户的干扰,但是信道质量最差的用户则受到簇内其他所有用户的干扰•与正交多址相比较,因为基站的发则闷射功率相同,所以每个用户受到的簇间(不同的NOMA簇之间)干扰是一样的

仅供参考!!

电子电工专业

一、培养目标

以终身教育、素质教育、个性教育为基点,培养德、智、体全面发展,知识、能力、素质协调发展,能独立地分析和解决问题,适应“电气工程及自动化”领域的各项工作,并在计算机应用技术方面有专长的宽厚型、复合型具有创新能力的中级技术工人。

二、课程设置

(一)、基础课

德育、语文、数学和基本应用技能、英语、物理、计算机应用基础、体育、就业指导。

(二)、专业课

1、 机械制图

学习工程制图的基本知识和方法、投影原理、视图、剖视、剖面、零件图、装配图、轴测图,使学生能绘制简单的零件图、装配图,并具有阅读视图和绘制控制工程图的能力。

2、 电工基础

学习电路的基本原理和基本规律。使学生掌握直流电路、交流电路和一阶动态电路的计算及基本分析方法,了解非正弦周期性电流电路、二阶动态电路的概念和磁路的基本概念,会进行简单磁路的计算。

学习常用电工仪表的基本结构和原理。使学生掌握直流、交流仪器、仪表的使用。会分析简单常用电工仪表的一般故障的排除方法,能正确使用电工仪表,并培养学生处理数据、解决实际问题的能力。

3、 模拟电子技术基础

学习基本电子器件和基本放大电路的原理、特性和主要参数,放大电路和反馈电路的常用分析、设计缺运谨方法、集成运算放大器的结构、特点、技术指标、基本接法和典型应用电路,了解功率放大器、正弦波振荡器和直流稳压电源的工作原理。为学生正确分析电路和维修仪表打下基础。

通过实验,是学生掌握常用仪器、仪表的结构、工作原理、使用方法。掌握常用电子器件特性及主要参数的测试方法,并能合理选用。具有对一般电子电路接线、测试、分析故障及对实验结果进行分析的能力。为学习计算机、及数字仪表打下扎实的基础。

4、 数字电子技术基础

学习常用逻辑代数基本定律、常见门电路、组合逻辑电路、触发器、时序电路的组成及分析方法,并且具有初步设计能力。了解脉冲的产生及整形电路、A/D、D/A转换的基本原理与典型集成块的外部引线端。

5、 电工内线与电气安全

通过学习,使学生掌握电气安全的基本常识,了解电气布线和施工方法。

6、 电子测量

通过本课程的学习,使学生掌握常用电工电子仪表的基本知识,掌握其基本结构、工作原理及测量方法。

7、 电机与电气控制

通过本课程的教学,使学生获得电机及电力拖动方面的知识,基本理论及基本计算能力,并受到必要的基本技能训练。熟悉电动机的基本知识,理解电动机的工作原理,会分析电动机的常见故障。

学习常用控制电器的结构、原理、规格、型号及用途,掌握继电器接触器控制线路的基本环节,伏基一般控制线路的分析、设计并熟悉一般生产机械电力设备的用途和工作原理、安装、调试运行和维护的基本知识。学习变压器、交、直流电机和控制电机的基本结构、工作原理及工作特性。

8、 电工识图

通过学习使学生掌握电工绘图方法、原则;常用电工、电子元件文字和图形符号;能正确识读和绘制电工、电子线路原理图、安装图。

9、 电子设计自动化

通过本课程的教学,使学生熟悉并掌握一种版本的电子线路CAD和电子线路工作台软件的使用。能使用计算机绘制电路图和设计相应的印刷电路板。

10、网页制作与设计

利用常用网页制作软件进行网页制作与设计,完成个人的网页制作,能做到在网上发布有关的信息。

11、电力电子技术

学习晶闸管的基本原理、主要参数。使学生掌握常用的可控硅整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形画法、晶闸管的保护及并联、晶闸管触发电路,了解晶闸管无源逆变、交流调压等电路的基本原理、波形分析及主要参数影响,具备一般可控整流设备的安装、使用能力。

12、单片机技术

学习单片机的特点、结构组成、各组成悄悉部分的工作原理。使学生掌握单片机的特点、组成、各部分的工作原理、微处理器、存储器原理、CPU与外设交换信息的方法、中断过程的方法;学习输入/输出过程、采样原理A/D和D/A应用、常用I/O接口芯片的使用方法;学习汇编语言及程序设计方法;学习单片机硬件系统的应用与开发。

13、可编程控制器

学习可编程控制器的构成原理、硬件组成及各组成部分地工作原理,掌握常用可编程控制器的编程语言及握编程方法,使学生会进行PLC系统的初步设计。

14、工厂供电

通过本课程的学习,使学生熟悉工厂变配电系统各个环节及一、二次电气设备的基本结构、工作原理和功能,能正确分析中小型工厂变配电系统一、二次接线图,掌握电力负荷及短路电流计算的初步能力,并能看懂电气安装图,掌握车间变配电所、配电线路及电气照明的设计方法及基本内容,具有安全用电、节约用电的基本知识。

15、传感器原理及应用

本课程主要讲授检测与转换技术的基本概念和基本知识,通过教学使学生了解传感的基本结构、工作原理和应用,具有选择、测试调整传感器的能力,了解检测系统中常用测量电路的工作原理、检测装置、信号变换、信号处理和有关接口电路工作过程及参数的稳定方法等。

(三)、选修课

1、 市场营销

学习经济法基本知识,使学生了解经济合同、商标、专利、所有权及涉外等法律制度。学习市场学基础知识,使学生了解市场营销的策略、市场调查与预测的方法、手段。学习公共关系学的基础知识,使学生了解开展公关调查、公关宣传、公关交际和一些综合公关活动的作用和方法。

2、 企业管理

本课程的企业管理部分主要介绍生产过程的组织、劳动定额、计划管理、质量管理、成本资金和盈利等内容,技术经济部分主要介绍技术经济分析的原理和方法,使学生了解如何把技术和经济有机地结合起来,从而具有技术经济分析和综合评价的基本能力。

3、环保概论

学习生态和环境保护的基础知识。使学生了解生态平衡、环境保护的重要意义和三废处理的原理与方法。

4、AUTOCAD 2000

通过本课程的学习,可使学生了解现代化的设计手段,掌握计算机辅助设计技术和AutoCAD软件包的使用方法,掌握二维绘图、二维编辑、三维表面模型、三维编辑坐标系等知识;并取得相应国家证书。

5、VB6.0

本课程以VisualBasic6.0为基础,讲授程序设计语言的基本概念、基本理论和程序设计方法,使学生了解和掌握可视化计算机程序设计方法,能够独立编写应用程序,并结合相关技术如数据库、API函数,进行中小型系统设计与开发。

通过本课程的学习,使学生掌握高级语言程序设计及可视化编程功能,掌握可视化编程技巧及技术,为学生进一步深入自学Visual Basic编程奠定基础。

6、化工常识

学习化学的基本知识;了解常用简单化工生产设备的性能及运用;了解简单化工生产工艺流程。使学生了解腐蚀产生的原因及防护措施。

(四)、实习环节

(1)金工实习

学习钳工的基本 *** 作,了解金工基础知识;通过制作小工件,学会使用钳工常用工具和量具,并使学生了解机械加工的方法和过程。

(2)内外线电工实习

学习常用灯具的选择、照明线路的安装与维修、电工仪器、仪表的正确使用。并进行万用表的设计、安装及调试。使学生掌握电工安全技术,触电急救知识,掌握常用电工工具、电工测试仪器仪表的使用方法。

学习内外线工程的安装、维修和电气设备的接线、调试等项工艺。使学生掌握基本 *** 作技能。学习灯具的安装,单相电度表和三相电度表的安装与接线。

(3)电子实习

学习电子元器件的测试与选择,进行(锡)焊接技术的训练。进行小型电子设备的电子电路设计制作。要求绘制电路原理图、施工图,编制元件和材料表,编写设计说明书,使学生初步掌握设计的步骤和方法。同时让学生将自己设计的电子线路进行组装、调试,使学生熟悉常用电子仪器设备的使用方法和维修常识。

(4)电机维修实习

使学生熟悉电机修理的常用工具、材料,并能对其进行正确的使用和选择;初步掌握小型鼠笼式异步电动机和小型变压器的拆装、重绕工艺及修复后的质量检验。

(5)电子自动化设计实习

使学生熟悉掌握计算机辅助电路设计软件PROTELD的命令、工具的使用。能使用计算机绘制电路图和设计相应的印刷电路板。

(6)认识实习

通过本次实习,应使学生了解化工产品的生产过程和化工生产的特点,并初步获得化工厂变配电系统及电力拖动方面的感性认识。

(7)单片机实习

通过实践,使学生自己动手设计一个小型单片机系统。以达到了解单片机技术在电子设备中的应用方法。

(8)PLC实习

学习PLC及编程器的使用方法,根据工艺要求,绘制梯形图,编写出完整的程序并进行程序的调试。

(9)电工技能强化训练及考证

进行中级电工所需的技术 *** 作技能训练,使学生全面掌握维修电工中等技术等级的技能、技巧和应知应会。具有安全用电并掌握触电急救方法。通过专业部门认可的上岗 *** 作考核并颁发电工上岗 *** 作证。

(10)毕业环节

毕业环节的目的是使学生通过全面运用所学的基本理论和专业知识,分析、解决工程实际问题,提高学生的独立工作能力。在保证数学要求的前提下,应尽可能结合生产实际选题,要求学生独立完成设计任务。

毕业实习使学生了解工厂供配电、生产组织和管理、电气控制设备的安装、调试、维修等工作的过程。也可使学生直接参与无线电厂、研究所等企业的生产、科研实践活动,使学生了解电子装置设备的安装、调试及开发、研制过程。在实习中注意运用所学知识观察、分析有关的工程实际问题。

毕业设计内容可以选择车间或小型工厂变配电所的电气系统设计,或中等复杂程度晶闸管直流调速系统设计,或生产机械电力装备的控制电路设计。要求绘制原理图(系统图)、布置图,编制设计材料表、编写设计说明书。也可通过一个综合性的电子装置的设计过程,锻炼学生电子技术的应用能力。


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