發(fā)布時(shí)間：2020-04-11 14:07

【摘要】：近年來(lái),新興技術(shù)的涌現(xiàn)、智能終端設(shè)備數(shù)目的爆發(fā)式增長(zhǎng)以及用戶(hù)高服務(wù)質(zhì)量需求,使得有限的頻譜資源日漸“捉襟見(jiàn)肘”。因此,通信學(xué)者們主要將關(guān)注點(diǎn)放在提高頻譜效率的無(wú)線通信技術(shù)的研究中,如非正交多址接入技術(shù)(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)。在NOMA系統(tǒng)中,發(fā)送端對(duì)同一NOMA用戶(hù)組的用戶(hù)信息采用功率域復(fù)用技術(shù)疊加編碼并發(fā)送;接收端采用串行干擾消除技術(shù)(Successive Interference Cancellation,SIC)進(jìn)行譯碼。NOMA技術(shù)憑借其顯著提升頻譜效率和提高用戶(hù)入網(wǎng)數(shù)量的特點(diǎn),成為下一代通信網(wǎng)絡(luò)中重點(diǎn)研究技術(shù)之一�，F(xiàn)有研究工作主要集中在假設(shè)基站已知完美信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)的情況下進(jìn)行資源分配,然而在實(shí)際的通信環(huán)境中很難獲得完美CSI,因此研究非完美信道狀態(tài)信息(Imperfect Channel State Information,ICSI)下的NOMA系統(tǒng)模型非常有必要。本文研究了基于ICSI下NOMA蜂窩網(wǎng)絡(luò)的資源分配問(wèn)題,將用戶(hù)匹配方案和功率分配因子作為變量,以該系統(tǒng)下行鏈路的能效最優(yōu)化為目標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)問(wèn)題建模,并提出了一種啟發(fā)式算法,將原有問(wèn)題降維處理。首先,針對(duì)同一NOMA用戶(hù)組內(nèi)不同用戶(hù)之間的功率分配問(wèn)題,傳統(tǒng)方案中通常采用全搜索功率算法(Full Search Power Algorithm,FSPA),但是隨著全網(wǎng)用戶(hù)數(shù)量的逐步增多,FSPA方法的時(shí)間復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),因此本文提出了一種次優(yōu)迭代功率分配算法,可以實(shí)現(xiàn)逼近FSPA算法最優(yōu)性能的同時(shí)降低了復(fù)雜度。其次,不同的用戶(hù)匹配方案也會(huì)影響NOMA用戶(hù)組之間的最優(yōu)功率分配因子,進(jìn)而影響系統(tǒng)性能,而現(xiàn)有的用戶(hù)匹配方案通常采用用戶(hù)雙向選擇,復(fù)雜度較高且不能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能,針對(duì)該問(wèn)題本文依據(jù)次優(yōu)迭代功率分配算法計(jì)算所有用戶(hù)匹配方案下的能效矩陣,進(jìn)而將該問(wèn)題轉(zhuǎn)換成指派問(wèn)題,利用匈牙利算法求解確保得到最優(yōu)用戶(hù)匹配方案。最后,當(dāng)NOMA用戶(hù)組間的功率分配因子和用戶(hù)匹配方案確定后,原能效問(wèn)題經(jīng)證明是關(guān)于信道間功率分配因子的擬凹函數(shù),可以利用梯度協(xié)助二分法尋找最優(yōu)解。仿真結(jié)果證明,本文提出的啟發(fā)式算法在確保系統(tǒng)用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量需求的前提下,能夠有效逼近全空間搜索算法實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)能效,同時(shí)大大降低了計(jì)算復(fù)雜度。
【圖文】：

同用戶(hù)信息按照信干噪比大小排序，消除干擾實(shí)現(xiàn)用戶(hù)信息的實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)。NOMA技術(shù)時(shí)域、頻域以及功率域資源分配示意圖如圖 2.2 所示。圖2.2 基于 NOMA 技術(shù)的資源分配圖2.1.2 NOMA 特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)NOMA 技術(shù)包含以下幾個(gè)特征：(1)依賴(lài)于設(shè)備處理能力。由于用戶(hù)譯碼時(shí)存在來(lái)自同一 NOMA 組的其他用戶(hù)干擾，那么接收端硬件在譯碼時(shí)除了針對(duì)本用戶(hù)信息進(jìn)行譯碼外，還需要對(duì)其他干擾用戶(hù)的信息進(jìn)行譯碼，這將導(dǎo)致接收機(jī)硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜度急劇增加。因此 NOMA 的實(shí)現(xiàn)必須依靠較高處理能力的硬件設(shè)備。(2)利用信道增益差異特性實(shí)現(xiàn)功率域的復(fù)用。NOMA 技術(shù)中，對(duì)于信道條件好的用戶(hù)分配較少的發(fā)射功率，同時(shí)可以獲得額外信道自由度的補(bǔ)償，反之信道條件差的用戶(hù)分配到更多的功率可以提升單用戶(hù)的速率上界。也就是說(shuō)，雖然 NOMA 技術(shù)功率分配更為復(fù)雜，既要考慮不同的子信道，還要考慮每個(gè)子信道之間的用戶(hù)對(duì)應(yīng)的功率分配，但同時(shí)也可以充分利用功率域的自由度提升系統(tǒng)性能。(3)實(shí)際部署中的穩(wěn)健性。傳統(tǒng)的 OMA技術(shù)會(huì)采用 OFDM、混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求等基本技術(shù)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。但實(shí)際中

，各用戶(hù)之間為獨(dú)立信道增益�；竞陀脩�(hù)圖2.3 基于 NOMA 的蜂窩網(wǎng)絡(luò)下行鏈路場(chǎng)景圖的配置分別為多天線和單天線，，頻帶總帶寬為 B 并作歸一化處理�；驹谕粺o(wú)線資源塊上，以非正交資源分配方式處理 M 個(gè)用戶(hù)的信息，接收端的用戶(hù)接收到的信
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐晉;非正交多址接入中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

2 趙志信;非理想信道狀態(tài)信息下OFDMA系統(tǒng)自適應(yīng)資源分配技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2623679