發(fā)布時間：2018-03-31 03:16

  本文選題：MIMO　切入點(diǎn)：OFDMA　出處：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：MIMO和OFDMA等5G移動通信技術(shù)快速發(fā)展,正逐漸被應(yīng)用于高速移動場景中,而且隨著視頻流等海量數(shù)據(jù)迅猛增加,高速鐵路乘客對數(shù)據(jù)傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等需求也日益增加。因此,合理進(jìn)行無線資源分配將對解決高速移動通信中的頻譜資源短缺和高能耗等問題具有一定的實(shí)用價值。本文充分考慮高速移動場景特殊性,研究了 OFDMA系統(tǒng)及高鐵大規(guī)模天線OFDMA系統(tǒng)的資源分配問題,提出了應(yīng)用于高速移動場景下的低能耗高能效的資源優(yōu)化分配策略。本文的主要工作總結(jié)如下:(1)研究OFDMA系統(tǒng)資源分配問題。針對Shen算法的信噪比要求高、計算復(fù)雜度高的問題進(jìn)行了改進(jìn),提出了一種復(fù)雜度低的速率比例公平條件下的資源分配算法,更加適用于高速移動環(huán)境下的無線通信系統(tǒng)。本文算法考慮了用戶實(shí)際信道狀況,將用戶速率比例近似為用戶子載波數(shù)目比例,在功率分配階段重新推導(dǎo)功率分配的函數(shù)表達(dá)式,然后通過簡單的線性運(yùn)算計算出最優(yōu)功率分配策略。仿真結(jié)果表明,與Shen算法相比,本文算法具有較低的計算復(fù)雜度和較高的系統(tǒng)吞吐量。(2)研究基于大規(guī)模天線的OFDMA系統(tǒng)的資源分配模型。首先,結(jié)合大規(guī)模天線系統(tǒng)的信道特點(diǎn)給出了系統(tǒng)能效的表達(dá)式。其次,對子載波、發(fā)射功率和天線等資源進(jìn)行聯(lián)合考慮,在保證用戶公平性和最低傳輸速率的前提下,達(dá)到最大化系統(tǒng)能效的目標(biāo)。(3)研究高速移動場景下大規(guī)模天線OFDMA下行系統(tǒng)能效資源分配問題。首先,考慮高速移動場景下信道變化特點(diǎn)和多普勒頻移的影響,提出一種信道狀態(tài)信息反饋機(jī)制,并計算了各子載波間的干擾功率。其次,在保證用戶公平性和最低速率的前提下,將資源分配問題建模為最大化能效的混合整數(shù)規(guī)劃問題。在子載波分配階段,本文算法充分考慮了信道質(zhì)量和載波偏移,采用了混合式子載波分配思想;在發(fā)射功率和天線分配階段,將分?jǐn)?shù)形式的目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)換為等效的凹函數(shù),通過多次迭代獲得最優(yōu)分配策略。仿真結(jié)果顯示,在高速移動場景下,本文算法具有較好的系統(tǒng)吞吐量性能和能效性能。
[Abstract]:With the rapid development of 5G mobile communication technology, such as MIMO and OFDMA, it is gradually used in high-speed mobile scene, and with the rapid increase of mass data such as video stream, high-speed railway passenger to data transmission rate, The demand of network service quality is also increasing day by day. The rational allocation of wireless resources will be of practical value to solve the problems of shortage of spectrum resources and high energy consumption in high-speed mobile communication. In this paper, the problem of resource allocation in OFDMA system and OFDMA system with high-speed rail antenna is studied. A resource allocation strategy with low energy consumption and high energy efficiency is proposed for high-speed mobile scenarios. The main work of this paper is summarized as follows: (1) the problem of resource allocation in OFDMA system is studied. The signal-to-noise ratio (SNR) of Shen algorithm is very high. In this paper, the problem of high computational complexity is improved, and a resource allocation algorithm with low complexity and fair rate ratio is proposed. It is more suitable for wireless communication systems in high-speed mobile environment. In this paper, the user rate ratio is approximated to the number of user subcarriers, taking into account the actual channel condition of the user. The function expression of power allocation is rededuced at the power allocation stage, and then the optimal power allocation strategy is calculated by simple linear calculation. The simulation results show that, compared with the Shen algorithm, This algorithm has lower computational complexity and higher system throughput.) the resource allocation model of OFDMA system based on large scale antenna is studied. Firstly, the expression of system energy efficiency is given according to the channel characteristics of large scale antenna system. The joint consideration of subcarrier, transmit power and antenna is given to ensure the fairness of the user and the minimum transmission rate. To achieve the goal of maximizing system energy efficiency, the problem of energy efficiency resource allocation for large-scale antenna OFDMA downlink systems in high-speed mobile scenarios is studied. Firstly, the channel variation characteristics and the influence of Doppler frequency shift in high-speed mobile scenarios are considered. A channel state information feedback mechanism is proposed, and the interference power between subcarriers is calculated. Secondly, the fairness and minimum rate of users are guaranteed. The resource allocation problem is modeled as a mixed integer programming problem to maximize energy efficiency. In the phase of subcarrier allocation, the channel quality and carrier offset are fully considered in this algorithm, and the hybrid subcarrier allocation idea is adopted. In the phase of transmit power and antenna allocation, the objective function in fractional form is converted into an equivalent concave function, and the optimal allocation strategy is obtained through multiple iterations. This algorithm has better system throughput performance and energy efficiency performance.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.3

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本文編號：1688902