1. 引言

随着无线通信技术的不断发展，频谱资源日益紧张，如何提高频谱效率、减少用户间干扰成为研究热点。速率分裂多址（Rate-Splitting Multiple Access，RSMA）作为一种新兴的非正交多址（NOMA）技术，凭借其独特的信息分割与干扰管理机制，展示出了优越的性能。本文不仅介绍RSMA的基本概念、核心原理、关键技术以及应用前景，同时补充了必要的数学公式，帮助读者从理论上深入理解RSMA的工作机制。

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2. RSMA 基本概念

RSMA 结合了正交多址（OMA）和非正交多址（NOMA）的优点，其基本思想是速率分裂（Rate-Splitting）。在传输过程中，每个用户的信息被拆分为两部分：

• 公共流（Common Stream）：由所有用户共享，编码后在各个用户端均可解码；
• 专有流（Private Stream）：仅供特定用户解码，针对性更强。

在实际系统中，发送端将不同信息采用超位置编码（Superposition Coding, SC）后，通过相同信道发送。以多用户多天线系统为例，发送信号可以写为：

$$\mathbf{x}={\mathbf{p}}_c{s}_c+\sum _{k=1}^K{\mathbf{p}}_k{s}_k,$$

其中

• $\mathbf{x}$：总传输信号；
• $s_c$：公共流信号，${\mathbf{p}}_c$为其对应的预编码向量；
• $s_k$：用户$k$的私有信号，${\mathbf{p}}_k$为对应预编码向量；
• $K$为用户总数。

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3. RSMA 的核心原理

RSMA 的核心在于速率分裂与干扰管理。下面介绍两大步骤及相应的数学公式：

3.1 速率分裂与超位置编码

在发送端，将用户信息拆分成公共流与专有流后，通过超位置编码形成混合信号。传输信号表达式为：

$$\mathbf{x}={\mathbf{p}}_c{s}_c+\sum _{k=1}^K{\mathbf{p}}_k{s}_k,$$

每个用户收到的信号为：

$$y_k={\mathbf{h}}_k^H\mathbf{x}+n_k={\mathbf{h}}_k^H{\mathbf{p}}_c{s}_c+\sum _{j=1}^K{\mathbf{h}}_k^H{\mathbf{p}}_j{s}_j+n_k,$$

其中

• ${\mathbf{h}}_k$ 为用户$k$的信道向量；
• $n_k$ 为加性噪声（通常假设为高斯噪声）。

3.2 成功干扰消除（SIC）与速率计算

在接收端，每个用户首先对公共流进行解码，然后利用成功干扰消除（SIC）技术将公共流剔除，最后解码专有流。

公共流解码

用户$k$解码公共流时，将其他私有流视为干扰，其信噪比（SINR）为：

$${\gamma }_{c,k}=\frac{|{\mathbf{h}}_k^H{\mathbf{p}}_c{|}^2}{{\sum }_{j=1}^K|{\mathbf{h}}_k^H{\mathbf{p}}_j{|}^2+{\sigma }^2},$$

对应的速率为：

R c , k