图2 MNIST数据集中两个图片信源的语义信号

3. MDMA上下行链路设计

图3给出基于MDMA的上行链路两用户通信流程图，其中多个用户同时向基站发送语义信息。基站匹配已经发起上行链路传输指令的两个用户。用户1和2首先用同一频率和时间向基站传输语义共性信息，然后再分别传输语义个性信息。基站接收语义共性和个性信息后，可以使用解码器恢复两用户各自信源信息。

图4给出基于MDMA的下行链路两用户通信流程图，基站提取两个用户信源信息发送的语义特征。将其语义共性信息用同一频率和时间资源传输给用户1和2，再分别传输语义个性信息。用户1和2接收到语义共性和个性信息后分别进行语义恢复，获得各自所需信源信息。

图3 MDMA上行链路流程图

图4 MDMA下行链路流程图

4. MDMA与其他多址技术的比较

基于MDMA，叠加和传输包含信息量差异较小的语义信息的信号，定义语义信息重用率（Sor）为叠加信号占用的带宽除以原始信号的带宽。如图5（a）所示，随着语义信息重用率的提高，带宽占用率降低。当Sor达到50%时，信息恢复性能与原始信息恢复性能几乎一致，意味着可以节省25%带宽。图5（b）给出高斯信道下Sor=0.5时MDMA和其他多址技术在不同信噪比、功率和带宽下的信息恢复性能。这里只比较了多址技术，并未叠加其它信道编码技术等增益。可以看到，在低信噪比下，MDMA相比NOMA等技术有接近5 dB的性能优势。

（a）

（b）

图5 （a）不同Sor下的恢复性能和带宽节省率；（b）不同多址技术性能对比

5. 未来研究方向

MDMA技术可与NOMA等多址技术兼容工作，在保持兼容性的同时带来额外性能优势。本文研究的MDMA主要为非正交MDMA方式，后续将继续分析正交MDMA方式。

作者贡献：

张平、许晓东、董辰、牛凯是MDMA技术主要提出者。所有作者联合设计了论文研究框架并进行MDMA的主要理论分析和实验验证。

引用信息：

主要作者简介‍

张平，中国工程院院士，北京邮电大学教授、博士生导师、网络与交换技术全国重点实验室主任，鹏城实验室宽带通信部主任，中关村泛联移动通信技术创新应用研究院院长，中国电信研究院名誉院长，《通信学报》主编，FITEE期刊副主编，IEEE会士。长期致力于移动通信理论研究和技术创新，担任IMT- 2020（5G）专家组成员、IMT-2030（6G）推进组咨询委员会委员，先后获国家科学技术进步奖特等奖等多项奖励，为我国自主技术成为国际主流做出基础性贡献。目前研究兴趣聚焦在语义通信和语用达意网络。

许晓东，北京邮电大学教授、博士生导师。长期参与我国4G、5G、6G技术攻关和国际标准化等工作，发表论文100余篇，申请发明专利100余项，研发的6G原型样机被评价为“业界领先”，成果入选中国高校十大科技进展，获中国通信学会科学技术奖一等奖、中国产学研合作创新奖、中国出版政府奖等。兼任IMT-2030（6G）推进组专家、中关村泛联院副院长等，IEEE高级会员。主要研究方向为语义通信、智简网络、多址技术、Moving Network及试验系统等。

董辰，北京邮电大学特聘研究员、博士生导师。主要研究方向为语义通信、智简网络、低功耗物联网，视频通信等。发表论文45篇，申请专利100余项，其中国际专利超过45项。曾获2014 IEEE VTC Fall最佳论文奖。

牛凯，北京邮电大学教授、博士生导师。主要研究方向为信息论与极化码、语义通信、5G/6G移动通信。先后主持多项国家自然科学基金重点与面上项目、重点研发计划项目。在IEEE重要学术期刊和会议发表论文200余篇，申请国家发明专利100余项，所提极化码高可靠编码方案写入5G标准，荣获中国电子学会科技奖自然科学一等奖。撰写的普通高等教育国家级规划教材《移动通信原理》荣获全国电子信息类优秀教材一等奖。

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