移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展為人們帶來了更便利的生活,同時也對新一代5G通信提出了更多挑戰(zhàn)。為應(yīng)對5G海量流量和頻帶資源匱乏帶來的挑戰(zhàn),尋求更高頻譜效率的關(guān)鍵技術(shù)至關(guān)重要。而NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access,非正交多址接入)和MIMO(Multiple Input Multiple Output,多入多出)技術(shù)作為5G及未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù),能在不增加額外帶寬的情形下,通過功率域和空域的復(fù)用帶來更高頻譜效率。基于此,NOMA與MIMO技術(shù)的結(jié)合可以成倍提高頻譜效率,實(shí)現(xiàn)海量多終端接入及大容量無線傳輸。MIMO-NOMA系統(tǒng)中多個用戶在同一時頻資源塊上進(jìn)行功率域非正交疊加傳輸,同一時頻資源塊上的用戶之間存在較強(qiáng)的用戶間干擾問題,因此不同的用戶分簇方法對系統(tǒng)性能有較大影響。同時,MIMO-NOMA系統(tǒng)的接收端通過串行干擾消除(Serial Interference Cancellation,SIC)接收機(jī)進(jìn)行解調(diào),解調(diào)順序取決于接收用戶的發(fā)送功率,如何分配功率使得既能達(dá)到接收機(jī)的判決條件又能使用戶服務(wù)質(zhì)量得到保障還需要進(jìn)一步的研究�；诖�,本文圍繞MIMO-NOMA系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)展開研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)推導(dǎo)了MIMO-NOMA系統(tǒng)中的信號傳輸及處理過程,重點(diǎn)分析了信號在MIMO-NOMA系統(tǒng)上/下行鏈路中的傳輸差異。通過分別分析信號在系統(tǒng)上/下行鏈路中的傳輸過程,推導(dǎo)了影響下行系統(tǒng)性能的波束賦形矩陣設(shè)計和檢測矢量設(shè)計,并歸納了上行系統(tǒng)中發(fā)送端功率控制技術(shù)的要點(diǎn)。(2)研究了MIMO-NOMA下行系統(tǒng)中的用戶分簇算法。首先對各經(jīng)典用戶分簇算法進(jìn)行詳細(xì)闡述并通過仿真分析了每種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。其次引入Jain公平性指數(shù)用于衡量系統(tǒng)中的用戶公平性,并以用戶公平性的保證為目標(biāo)提出了一種改進(jìn)的MIMO-NOMA用戶動態(tài)分簇算法。仿真表明,所提MIMO-NOMA動態(tài)用戶算法可在兼顧用戶公平性的前提下進(jìn)一步提高系統(tǒng)吞吐量性能。(3)研究了MIMO-NOMA下行系統(tǒng)中的用戶功率分配算法。首先通過仿真實(shí)驗(yàn)分析了各經(jīng)典用戶功率分配算法的優(yōu)缺點(diǎn)。其次將最大化最小用戶SINR作為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行了同簇用戶的功率分配算法研究,針對目標(biāo)函數(shù)為非凸優(yōu)化的問題,對其進(jìn)行擬凸優(yōu)化問題的轉(zhuǎn)換,并提出了一種簡便的二分法算法求得次優(yōu)解。在此過程中,采用遞歸方式推導(dǎo)了保證用戶QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)時,系統(tǒng)中每個用戶的功率分配因子需要滿足的條件,并在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用這些條件保證了用戶公平性,同時也縮小了所提優(yōu)化算法的查找范圍。仿真表明,所提算法可在保證用戶QoS的前提下有效提升用戶公平性。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5
【部分圖文】：

合理的多址接入技術(shù)設(shè)計也是提高系統(tǒng)容量的最重要方面之一。圖1.1展示了從1G（第一代移動通信技術(shù)）到4G（第四代移動通信技術(shù)）的多址接入技術(shù)發(fā)展歷程，由圖可見，1G到4G系統(tǒng)所采用的多址接入技術(shù)都是正交多址技術(shù)，正交方案可以讓來自不同用戶的信號之間彼此正交，進(jìn)而允許理想接收機(jī)通過使用不同的基函數(shù)將期望信號與干擾信號完全分離[6]。4G以正交頻分多址接入技術(shù)（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）為基礎(chǔ)，允許多個用戶采用OFDM技術(shù)進(jìn)行通信，用戶子載波間彼此正交，具有頻譜效率高、帶寬擴(kuò)展性強(qiáng)、抗多徑衰落、抗碼間干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)每秒百兆甚至千兆比特，能較好滿足今后一段時期內(nèi)的寬帶移動通信應(yīng)用需求。但是OFDM技術(shù)存在接入用戶數(shù)與正交資源成正比的問題，這限制了系統(tǒng)可達(dá)容量，從信息論角度來看，OFDMA中單用戶的單鏈路性能已經(jīng)逼近香農(nóng)容量，其單鏈路吞吐量

本文的研究對象是其中的PD-NOMA技術(shù)，其技術(shù)原理如圖2.1所示。PD-NOMA應(yīng)用原理中的關(guān)鍵點(diǎn)主要有兩個，分別是NOMA的功率域復(fù)用，以及串行干擾消除SIC技術(shù)，本節(jié)針對這兩個關(guān)鍵原理分別進(jìn)行了介紹。2.1.1 PD-NOMA原理PD-NOMA，即功率域NOMA，它實(shí)現(xiàn)了多用戶在功率域上的資源復(fù)用。圖h3

122.2所示為多址接入技術(shù)原理圖，其中，圖2.2（a）所示是1G-4G用戶的OMA技術(shù)原理圖，圖2.2（b）所示為PD-NOMA技術(shù)原理圖。從圖2.2（a）中可以看到，所有OMA技術(shù)中用戶都在某一資源域內(nèi)占有完全獨(dú)立的資源，F(xiàn)DMA（FrequencyDivision MultipleAccess，頻分多址）用戶在頻域上相互分隔、TDMA（Time DivisionMultipleAccess，時分多址）用戶在時隙上相互分隔、CDMA（Code Division MultipleAccess，碼分多址）用戶在碼域上相互分隔、OFDMA中用戶以時頻資源塊的方式進(jìn)行相互分隔，因而總存在某一個資源塊上只有一個用戶在接受服務(wù)。而NOMA則不同
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 唐超;王茜竹;;NOMA技術(shù)研究及其在5G場景中的應(yīng)用分析[J];廣東通信技術(shù);2015年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 除志勇;非正交多址系統(tǒng)中下行鏈路預(yù)編碼技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭婧;NOMA關(guān)鍵技術(shù)研究和性能評估[D];北京郵電大學(xué);2017年

本文編號：2887242