NOMA与OMA的MATLAB仿真绘图

NOMA (Non-Orthogonal Multiple Access) 和 OMA (Orthogonal Multiple Access) 都是无线通信中的多用户接入技术，可以使用 MATLAB 进行仿真绘图。以下是一个简单的例子，演示如何在 MATLAB 中绘制 NOMA 和 OMA 的 BER (Bit Error Rate) 曲线。

首先，我们需要定义一些参数，例如信噪比范围、传输速率等等。这里我们假设 NOMA 采用超帧结构，包含两个用户，一个较强的用户和一个较弱的用户。OMA 采用分时复用 (TDMA) 技术，将时间划分为多个时隙，每个用户在各自的时隙内传输数据。

SNR_dB = -10:2:20; % 信噪比范围
SNR = 10.^(SNR_dB/10);
R_nomA = 1; % NOMA 传输速率
R_omA = 0.5; % OMA 传输速率
P_nomA_strong = 1; % NOMA 较强用户的发射功率
P_nomA_weak = 0.5; % NOMA 较弱用户的发射功率

接下来，我们可以使用 MATLAB 的通信工具箱 (Communications Toolbox) 来模拟 NOMA 和 OMA 的发送和接收过程。下面是 NOMA 的仿真代码：

% NOMA 仿真
for i = 1:length(SNR)
    % 较强用户发送数据
    x_strong = randi([0 1], 1, R_nomA);
    % 较弱用户发送数据
    x_weak = randi([0 1], 1, R_nomA);
    
    % 构造 NOMA 超帧
    x_noma = [x_strong x_weak];
    
    % 将超帧分配给两个用户
    y_strong = sqrt(P_nomA_strong)*x_strong + sqrt(P_nomA_weak)*x_weak;
    y_weak = sqrt(P_nomA_strong)*x_strong;
    
    % 添加高斯噪声
    n_strong = sqrt(1/SNR(i))*randn(size(y_strong));
    n_weak = sqrt(1/SNR(i))*randn(size(y_weak));
    
    % 接收信号
    r_strong = y_strong + n_strong;
    r_weak = y_weak + n_weak;
    
    % 解码信号
    x_hat_strong = r_strong/sqrt(P_nomA_strong);
    x_hat_weak = (r_weak - sqrt(P_nomA_weak/P_nomA_strong)*r_strong)/sqrt(P_nomA_weak);
    
    % 计算误码率
    errors = sum(x_hat_strong ~= x_strong) + sum(x_hat_weak ~= x_weak);
    ber_noma(i) = errors/(2*R_nomA);
end

OMA 的仿真代码如下：

% OMA 仿真
for i = 1:length(SNR)
    % 用户 1 发送数据
    x1 = randi([0 1], 1, R_omA);
    % 用户 2 发送数据
    x2 = randi([0 1], 1, R_omA);
    
    % 将时隙分配给两个用户
    y1 = sqrt(P_omA)*x1;
    y2 = sqrt(P_omA)*x2;
    
    % 添加高斯噪声
    n1 = sqrt(1/SNR(i))*randn(size(y1));
    n2 = sqrt(1/SNR(i))*randn(size(y2));
    
    % 接收信号
    r1 = y1 + n1;
    r2 = y2 + n2;
    
    % 解码信号
    x_hat1 = r1/sqrt(P_omA);
    x_hat2 = r2/sqrt(P_omA);
    
    % 计算误码率
    errors = sum(x_hat1 ~= x1) + sum(x_hat2 ~= x2);
    ber_oma(i) = errors/(2*R_omA);
end

最后，我们可以使用 MATLAB 的 plot 函数将 NOMA 和 OMA 的 BER 曲线绘制出来：

% 绘制 BER 曲线
semilogy(SNR_dB, ber_noma, 'bo-', 'linewidth', 2);
hold on;
semilogy(SNR_dB, ber_oma, 'r^-', 'linewidth', 2);
grid on;
xlabel('SNR (dB)');
ylabel('BER');
legend('NOMA', 'OMA');

运行以上代码，即可得到 NOMA 和 OMA 的 BER 曲线。