近日，中國科學院上海高等研究院-智能信息通信技術研究與發(fā)展中心周婷研究員團隊聯(lián)合清華大學團隊在6G新型多址接入技術領域取得重要進展。該研究面向5G-Advanced及6G后續(xù)演進中超大規(guī)模機器連接場景的應用需求，聚焦多用戶上行非正交多址接入技術，從基礎通信理論角度出發(fā)，率先推導了上行多用戶在多種調制策略下的誤碼率閉式解；理論推導并分析論證了多用戶非對稱上行信道“邊界效應”的邊界閾值，為優(yōu)化調制策略的選擇提供了指導；基于嚴格推導證明的誤碼率閉式解的數(shù)學性質，研究團隊進一步提出一種非對稱自適應調制框架與算法，能夠有效減輕“邊界效應”對系統(tǒng)性能產生的不穩(wěn)定性影響，使得多用戶上行非正交多址接入技術在滿足目標誤碼率的前提下，對比現(xiàn)有對稱性自適應調制算法能夠有效提高系統(tǒng)吞吐量性能。相關成果以“Asymmetric Adaptive Modulation for Uplink NOMA Systems”為標題，發(fā)表于電信學頂尖期刊《IEEE Transactions on Communications》（中科院一區(qū)）。

　　在過去的數(shù)十年間，無線通信技術取得了長足的進步，高速、高效的5G通信技術正在被廣泛應用于各個領域。從1G到5G，無線空中接口的多址接入方式（如TDMA、FDMA、CDMA、OFDM）均屬于正交多址接入方式，即在一個基本通信資源塊上只能服務一個用戶。然而，有限的頻譜資源將制約未來移動通信網絡的發(fā)展，如何提高通信系統(tǒng)的頻譜效率始終是一大挑戰(zhàn)。非正交多址接入技術在一個基本通信資源塊上能同時服務多個用戶，從而在頻譜效率、最大連接數(shù)以及時延等指標方面相比于傳統(tǒng)的正交多址系統(tǒng)能夠取得顯著的性能增益。因而在近年來，非正交多址接入技術成為5G-Advanced及6G移動通信系統(tǒng)中極具競爭力的候選技術，獲得了業(yè)界廣泛的關注。

　　自適應調制編碼是非正交多址技術領域最熱門的關鍵技術之一。如果將現(xiàn)有的正交多址接入系統(tǒng)自適應調制技術應用到非正交多址接入系統(tǒng)當中，將使得非正交多址接入技術無法取得最佳性能，同時在上行非正交多址接入系統(tǒng)中，由于用戶間信道增益的差異還將產生一種“邊界效應”，它會造成系統(tǒng)誤碼率、吞吐量等性能的不穩(wěn)定。本研究成果首先奠定了多用戶上行非正交多址接入系統(tǒng)的誤碼率閉式解以及“邊界效應”邊界閾值表達的理論基礎，在此基礎上首創(chuàng)提出了非對稱自適應調制框架和算法，顯著提升了上行非正交多址接入系統(tǒng)整體吞吐量，有效解決5G-Advanced及6G后續(xù)演進中超大規(guī)模機器連接場景的應用需求。

　　本研究由中國科學院上海高等研究院團隊牽頭、聯(lián)合清華大學團隊完成。其中，智能信息中心博士研究生王愷杰為論文第一作者、周婷研究員為通訊作者。本項研究工作獲得了國家重點研發(fā)計劃、上海市科委基礎重點專項、上海市優(yōu)秀學術帶頭人計劃、上海市青年科技啟明星計劃以及中科院青年創(chuàng)新促進會的資助支持。

　　原文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9504531

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　　圖1. 不同調制策略下用戶的誤碼率性能對比

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　　圖2. 自適應調制算法的系統(tǒng)吞吐量性能對比：（a） 高斯白噪聲信道；（b） 瑞利衰落信道。