第 2 章 下行非正交傳輸技術
| 2.2 仿真評估方法 |
| 2.3 直接符号疊加 |
直接符号疊加在 3GPP MUST 的研究階段也被稱為 MUST Category 1。“調 制符号疊加”在星座圖上表現為矢量的線性疊加。圖 2-7 所示是兩個 QPSK 信号 x1 和 x2 疊加的示意：x1 和 x2 兩個信号直接疊加得到信号 x。顯然，x 承載了 x1 和 x2 的資訊，通過解調 x 的星座圖可以得到 x1 和 x2 的資訊。
圖 2-7 為星座圖中 2 個點矢量疊加的例子。下面基于星座圖中所有點可能 的疊加情況，舉例說明直接符号疊加，如圖 2-8 所示，兩個 QPSK 調制的星座 圖以 4∶1 的功率比進行線性疊加，得到一個 16 點的複合星座圖（Composite Constellation）。可以觀察到，盡管每個使用者比特所對應的星座圖符合 Gray 映 射的特點，但是直接疊加之後的複合星座圖不一定符合 Gray 映射。通常情況下， 不滿足 Gray 映射的星座圖的性能要遜于符合 Gray 映射的星座圖。對于直接符 号疊加，其複合星座圖中的比特到星座點的映射取決于功率比和每個使用者的調 制階數，所産生的比特映射方式比較任意，不容易優化。
2.3.1 發射側過程
圖2-9是直接符号疊加的發射側的系統框圖，圖中的兩個使用者的資料塊TB1 和 TB2 分别經過信道編碼、速率比對和擾碼，再分别通過傳統的調制映射，将 編碼比特對應到傳統星座圖的星座點上。之後進行功率的配置設定（系數為 α ）， 再直接線性疊加。前面兩個子產品處理與 LTE 或 NR 可以一樣。相對于下行正交 多址的差別在于後面的功率配置設定部分以及調制符号疊加部分。通常遠端使用者調制符号平均功率占比更大。功率比一般是可變的，其變化會導緻疊加後的星座 圖變化。
2.3.2 接收機算法
由于直接符号疊加的複合星座圖一般情形下不符合 Gray 映射的條件，接 收側需要進階接收機，而相對簡單的符号級幹擾消除（SLIC）的算法是無法提 供足夠高的辨識能力去消除使用者間的幹擾。對于近端使用者，進階的接收機，如碼 塊級幹擾消除（CWIC）在多數情形下是必需的，否則多使用者性能無法保障。
串行幹擾消除（Successive Interference Cancellation，SIC）是一種較常用 的碼塊級幹擾消除技術。其特點為，當不同使用者的信道增益差異很明顯時（如 配對近端 UE 2 和遠端 UE 1），SIC 接收機有較好的性能。圖 2-10 為接收到信 号 y 後做 SIC 解調的示意。
步驟 1：根據 y 先解調出遠端信号 x1′。
步驟 2：近端 UE 1 符号可能是環繞在 x1'周圍的 4 個點，接收信号 y 将 x1′ 除去（減去 x1′）
步驟 3：解調出近端 UE 2 符号 x2′。
圖 2-11 是碼塊級幹擾消除（CWIC）接收機的鍊路抽象框圖，不僅能基本 表述 CWIC 接收算法的核心方法，也可以用來對實體鍊路基本的信号處理過程進行抽象模組化，進而較為精确地在系統仿真當中模拟每條鍊路的性能。碼塊級 幹擾消除的核心思想是當一個使用者的信道譯碼成功以後，接收機會根據該使用者 的資訊比特以及調制等級、編碼碼率和信道狀況，利用模型中的一系列查表 （LUT）運算，對該使用者到達接收機的信号進行重構。因為是多使用者非正交，該 使用者對于其他同樣複用這個資源的使用者來說就是幹擾，是以接收機重構出該用 戶的信号再送至解調器中減去，就意味着該使用者對于其他使用者的幹擾可以被消 除，這樣做的前提是信道估計得比較準确，CRC 校驗沒有虛警。
對于下行傳輸，一個使用者在一般情況下是不需要解析其他使用者的資料的。 但是在非正交情形下，如果又要采用碼塊級幹擾消除接收機，則要求目标使用者 也得去嘗試譯碼其他使用者的資訊比特。當然，實體層資訊比特的成功解碼不意 味着可以解析出應用層資料。這對于一般正交傳輸或者是非正交但采用相對簡 單接收機的系統，是額外的運算，複雜度較高。
碼塊級幹擾消除需要更多的信令支援。為幫助接收機重構幹擾信号，目标 使用者除了需要功率配置設定的資訊之外，還得知道幹擾使用者的調制等級、資源配置設定。 當然，如果目标使用者和幹擾使用者的資源配置設定完全重合，幹擾使用者的資源配置設定信 息無須另外通知，但資源完全重合是對基站排程器的一種限制，一般會對小區 系統容量有負面的影響。當采用碼塊級幹擾消除，而且又要支援自适應重傳 （HARQ），其硬體處理和信令設計将會比其他相對簡單的接收機要複雜許多。
注意先進接收機一般隻需要用在近端使用者上，因為分給遠端使用者（作為幹 擾使用者）的信号比較強，但調制等級一般相對較低，比較容易解調和譯碼，再 做幹擾消除。而遠端使用者收到的近端使用者（作為幹擾使用者）的信号較弱，調制 等級一般相對較高，很難解調和譯碼，無法有效地做幹擾消除，是以一般采用 線性小二乘接收機，如 MMSE-IRC 即可。
| 2.4 靈活功率比的 Gray 疊加 |