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

• 调制和符号级处理，包括扩频、重复、交织、新坐标映射等

• 编码比特级处理，包括交织和加扰等

• 符号到资源元素的映射，稀疏与否等

• 解调参考信号。不排除其他信号。

下图总结了普通结构NOMA发射器处理，其中黑白块重用当前NR设计，而具有规范影响的新块以绿色突出显示。

通常，NOMA发射器通过一些特定于用户的操作，将UE经过编码的二进制序列直接映射到多个可用传输资源，以帮助接收器以合理的复杂度分离叠加的多用户信号。

由于NR已经支持特定于UE的加扰操作，可以将NOMA发射器描述为两个逻辑映射功能：bits-to-symbols 和symbols-to-REs.。

NOMA的Bits-to-Symbols 映射

NOMA中bit-to-symbol映射的主要目标是提供更大的信号维度，以便通过图1所示的UE/layer specific symbol-level spreading 在接收器端实现更灵活和高效的用户分离。为此，一种方法是将该步骤分为两步；①通过传统调制操作（例如QAM调制）将比特映射到单个复数符号，然后通过UE特定扩频序列重复调制符号以生成符号块，这也称为线性扩频。②是将输入比特流联合映射到符号块，这也称为联合映射、修改调制或联合调制和扩频。联合扩频更有优势，原因如下：

1） 更好的距离特性和编码增益

理论上，M-bit到M-symbol的映射可以用一个m x 2m表来表示，其中每列表示输入比特流索引中的符号序列。图2显示了两个符号上的16点联合映射示例。

联合映射自然提供了更多的自由度来优化跨多个符号的星座，这由图3和4中所示的链路级仿真结果证明。在这个特定示例中，通过将输入二进制位的标签调整到每个RE的坐标点，联合映射可以优化整体距离（Euclidean/product）。

相反，线性扩频方案（基于序列或基于重复的扩频）无法改善整体距离特性。这解释了图3中针对两个RE上16QAM线性扩展的16点联合映射的链路级性能增益。对于针对两个64QAM符号上线性扩展的64点SCMA联合映射，可以观察到类似增益，如图4所示。

另一个值得一提的重要点是，即使与基于基线竞争的OFDM（或NR MU-MIMO）方案相比，线性扩频方案中使用的重复也会导致编码损失。单用户性能中的这种编码损失会影响到多用户性能。如图6所示，与基线相比，线性扩频具有性能损失，多达6个用户具有2个接收天线，12个用户具有4个接收天线。基于基线竞争的OFDM可以被视为SF=1的线性扩频的特例。然而，在基线方案中没有执行符号级扩频操作，因此，不应将其视为基于扩频的方案。

2) 高调制粒度

与一个符号上的线性扩展QAM调制相比，联合映射能够在两个符号上实现三个二进制位的有效8-point映射，如图7所示（对应表A-2）。这使NOMA方案在调制大小和FEC编码率的优化和配置上具有更精细的粒度，其优点如图8所示：8-point联合映射优于QPSK和16QAM调制上的线性扩展。

3) 对网络变化的鲁棒性

NOMA的关键指标之一是对网络变化的鲁棒性，这对于grant-free传输尤其至关重要。一个例子是由于偶发业务导致的活动ue数量的变化。重要的是要有一个能够提供良好性能的设计，同时对网络参数的变化不敏感。

理论上，线性扩频可以通过以下方式适应传输配置：

扩展因子：较小的扩展因子值意味着符号域中的重复更少，这导致更高的编码增益，但由于信号维数有限，UE分离能力降低。相反，当过载较高时，增加扩频因子为UE分离提供了更多自由度，但由于符号重复而导致编码丢失（如上图所示）。

分支数：与扩展因子类似，支路数在编码增益和UE分离能力之间进行权衡。对于给定的扩展块长度，对于少量用户，更优选较高的分支数，而对于大量用户，最需要单分支操作。

从以上讨论可以看出，线性扩展不能提供适用于所有用户数量范围的通用配置（在扩展因子和层数方面）。这一观察结果在图9中得到了证实，其中，与联合映射的单个配置相比，针对用户数量的变化检查了两种线性扩展的自适应方法。给出了线性扩展的两个示例，即通过改变扩展因子（本例中为2和4）来适应传输配置的MUSA和通过改变分支数（本例中为1和2）来适应发送配置的RSMA。可以观察到，这两种配置都无法针对用户数量的变化提供良好和稳健的NOMA性能。相反，利用联合比特到符号映射的SCMA可以在单个配置中提供良好而稳健的性能。

4) 更好和更健壮的PAPR性能

NOMA的联合bit-to-symbol映射的灵活性使得具有非常低的PAPR传输方案，这比基线QAM要好得多。表A-7中给出了一个示例，下图中给出了相应的PAPR曲线。

另一方面，如图10所示，联合映射功能的其他示例，无论符号到重新映射模式和多分支操作如何，都提供了与基线QAM相当的PAPR性能，这意味着PAPR性能对于NOMA传输设计中用于联合位到符号映射的任何配置都是鲁棒的。

相反，线性扩频被证明对使用的扩频序列非常敏感，这表明一些扩频序列具有非常高的峰均比/厘米。虽然引入了一些技术来调节扩频序列的峰均功率比，包括符号相关扩频、时域扩频和符号级加扰，但它们阻止实现比基线更好的峰均比，这可以通过使用联合映射来实现。

此外，当使用多分支操作时，线性扩展会导致更大的峰均比下降。图11显示了一个示例，其中给出了不同分支数下线性扩频方案RSMA的PAPR性能。然而，如图11所示，联合映射与稀疏符号到重映射相结合，对多分支操作具有鲁棒性。

5） 更容易表示

由于NOMA的联合bit-to-symbol映射设计的效率，在所有映射函数中，映射长度可以固定为2。这提供了将符号生成（bit-to-symbol映射）与整体符号映射（通过定义symbol-to-re映射规则）解耦的额外好处。换句话说，一旦给出了映射函数（作为表格或公式），一旦给出了扩展块长度（包括2加零符号的映射块长度），就没有额外的工作来表示整体信号。相反，在线性扩展中，每个扩展块长度都需要定义一个特定的序列表，这意味着对规范有重大影响。

此外，如前所述，线性扩频需要考虑各种配置和优化，包括定义新序列，以及根据分支数、扩频因子和调制顺序进行自适应，以获得与联合映射相同的性能。例如，图2中联合16-point映射的生成需要定义QPSK调制的新序列[1 2]并与[2 -1]结合，而图4中联合8-point映射的产生需要定义3个[-1/2 -1/2],[j 0],[0,j]序列并与BPSK调制器结合。

NOMA 发射器的特性

NOMA发射器应提供以下功能，以满足各种NR场景（如mMTC、URLLC和eMBB）的不同要求：

1. 在编码增益和多用户干扰缓解之间进行良好的权衡：对于NOMA设计来说，重要的是使用传输设计中的所有自由度，即bit-to-symbol维度和symbol-to-re维度，以在编码增益与多用户干扰抑制之间进行最佳权衡。换句话说，它应该通过配置bit-to-symbol的映射来提供最佳编码性能，以提供更大距离的星座，同时，能够通过适当配置bit-to-symbol和symbol-to-re的映射来应对大过载场景中的UE间干扰。

2. 灵活可配置的MA签名设计：适当的NOMA传输侧设计应允许灵活可配置MA签名设计，用于各种应用场景，且规格影响最小。特别是，需要一种可配置的MA签名定义，其中可以通过简单的参数改变来实现不同的签名池大小和不同的传输侧自适应。

3. 对网络变化的鲁棒性：如前所述，NOMA的一个关键应用场景是UL中的免授权传输，其中活动UE的数量是可变的和不可预测的，尤其是当流量是零星的时。在这种情况下，NOMA设计必须对网络配置的变化（例如UE的数量）具有鲁棒性。特别是，适当的NOMA设计应为低过载场景提供合理良好的性能，同时，通过单参数配置应对高过载场景中的多用户干扰。

4. 对接收器体系结构的鲁棒性：虽然同意NOMA应用采用通用接收器体系结构，其中包括迭代SIC结构，在MUD和FEC之间具有反馈链路，但接收器实现仍有很多细节。这包括可被视为实现问题的多用户识别设计和FEC与多用户识别之间的交互格式（例如软SIC/PIC、硬SIC/PIC、混合PIC）。NOMA设计对于任何接收器配置都很重要。由于基线MUD结构是芯片级LMMSE，因此NOMA传输设计应为该基线架构提供相当好的性能。

5. 混合波形支持：NOMA发射器应支持CP-OFDM和DFT-s-OFDM波形，而不改变MA特征码设计或接收器结构。此外，它应该提供在同一资源中复用配置了CP-OFDM波形的UE与配置了DFT-s-OFDM波的UE的机会，从而减轻相关gNB的调度负担。对于一些多路复用用户，启用变换预编码（对应于DFT-s-OFDM波形）；对于其他情况，它被禁用（对应于CP-OFDM波形）。这种灵活性对于覆盖范围适中且大多数UE配置有CP-OFDM波形的大多数实际和典型应用场景是有益的。从整个网络的角度来看，为配置了DFT-s-OFDM波形的数量非常有限的UE分配单独的资源是低效的。

6. 混合分支传输支持：NOMA发射器应适应单个UE的多个分支（速率分裂），以更高效地实现更高的SE（spectrum efficiency）。配置有不同分支的ue可以一起传输。此外，NOMA发射器应允许具有不同分支数的UE的多路复用。例如，一些ue可以执行多分支传输，而其他ue则应用单分支传输，这取决于网络配置。