【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展以及人們對于無線資源依賴程度的提升,現(xiàn)有的頻譜資源日益緊張。作為5G移動通信關(guān)鍵技術(shù)之一的頻譜共享技術(shù),能夠有效提升頻譜利用率。另一方面,多天線技術(shù)可以把多徑衰落的缺點轉(zhuǎn)化為優(yōu)點,大大提高了接收信號的質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率,來滿足5G超高的用戶體驗速率。本文將深入討論頻譜共享技術(shù)與MIMO技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用場景,在滿足主用戶中斷概率限制條件的前提下,利用不同的協(xié)作模式,既實現(xiàn)主用戶與次級用戶的頻譜共享,又有效地提升次級用戶的傳輸速率。本文首先介紹了5G移動通信系統(tǒng)中頻譜共享技術(shù)的發(fā)展、愿景與分類,接著對協(xié)作頻譜共享中的協(xié)作模式以及多用戶MIMO等理論知識進行了闡述,并對不同的協(xié)作模式與不同多用戶MIMO預(yù)編碼方案進行了性能比較。然后,在假設(shè)已經(jīng)完成中繼選擇的基礎(chǔ)上,對只有一對主用戶的發(fā)射機和接收機存在的場景,本文首先研究了聯(lián)合優(yōu)化時隙與頻帶因子的協(xié)作模式。在保證主用戶的中斷概率低于給定門限的前提下,所提算法能求得最優(yōu)的時隙及頻帶分配因子,以最大化次級用戶的傳輸速率。然后,基于同樣的場景,考慮一個裝備多根天線的次級用戶發(fā)射機作為中繼的場景,利用多用戶MIMO為主用戶和次級用戶接收機進行服務(wù)。在保證主用戶的中斷概率低于給定門限的前提下,以最大化次級用戶傳輸速率為目標(biāo),進行多用戶MIMO場景下的功率分配策略。與現(xiàn)有的功率分配算法相比,所提的頻譜共享方案能夠滿足主用戶的通信需求,并能提升次級用戶系統(tǒng)的傳輸速率。并且隨著發(fā)射天線數(shù)目的增加和次級用戶數(shù)目的增加,次級用戶系統(tǒng)的通信性能也得到了進一步的提升。最后,針對次級用戶節(jié)點具有移動性的場景,本文研究了在協(xié)作頻譜共享場景下的中繼選擇問題。在中繼選擇的過程中,各個次級用戶裝備不同數(shù)目的天線,采用不同的協(xié)作模式并有不同的移動速度和運動方向。在保證主用戶的中斷概率限制的前提下,以中繼激活時間與預(yù)測數(shù)據(jù)傳輸速率的乘積最大化為目標(biāo)函數(shù),提出了一種中繼選擇算法。仿真結(jié)果表明,對于擁有不同天線數(shù)目、服務(wù)次級用戶接收機數(shù)目和不同移動速度的次級用戶,該中繼選擇算法總能找到滿足條件的中繼節(jié)點,滿足主用戶的通信需求,并提升次級用戶傳輸速率。隨著備選中繼節(jié)點數(shù)目的增加,次級用戶系統(tǒng)的傳輸速率也得到了進一步的提升。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN925
【圖文】：

PT 向 PR、ST 和 SR 廣播自身的信號 PT→ST 鏈路的傳輸速率可以分別表示為：21212 22| |log 12pwP hTR W 21313 22| |log 12pwP hTR W 個時隙，假設(shè) ST 以 DF 的協(xié)作模式進行中來協(xié)作主用戶傳輸主用戶的信息，利用剩 SR。在主用戶接收機 PR 端，由于兩個時隙號，故在 PR 處采用最大比合并來合并兩路率可以分別表示為： 2122 2 | | 1 11 log 1 2 2 pp b bP h R TW b b WT

.1 節(jié)和 2.2.2 節(jié)一樣，在第一個時隙，主用戶 PT 向 PR、ST，這樣在 PR 端的接收信號可以分別表示為：12 p 12 p12y P h x n信道增益 hxy服從零均值，方差為vxyd 的循環(huán)對稱復(fù)高斯分布 w為方差的循環(huán)對稱復(fù)高斯分布。同理可得，在 ST 端接收以表示為：13 p 13 p13y P h x n在第一個時隙，主用戶 PT 利用 tbT 這部分時隙向 PR、ST 。所以，PT→PR 和 PT→ST 鏈路的傳輸速率可以分別表示21212 22| |log 1pbwP hR t WT 2| |P h

=y(j)-yMS。xMS，yMS，分別代表移動臺的橫、縱坐間范圍內(nèi)時，相應(yīng)的激活時間記為∞，即無論該節(jié)向?qū)?yīng)的邊界。之后，以該六個值的最小值作為每個用戶的中繼( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 2 3 4 5 6in( , , , , , ), 1,...,j j j j j jT T T T T T j M的吞吐量計算預(yù)測傳輸吞吐量，是因為在集合{ARS2}中的元素入主用戶頻譜進行頻譜共享。所以只有根據(jù)用戶，來預(yù)測該用戶若成為中繼，將會達到的傳輸速紹，每個備選中繼節(jié)點可以擁有 4 種不同的資源級用戶接收機端的接收天線數(shù)目 L(j)、所服務(wù)的次同的協(xié)作模式(3.2 節(jié)與 3.3 節(jié)分別提出的聯(lián)合時 MIMO 下的改進功率分配模式)。個用戶的移動速度和運動方向均可以不同類似，

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本文編號：2779247