【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,各種多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求急劇增加,頻譜資源越來越緊缺。研究表明,大規(guī)模天線技術(shù)(Massive MIMO)技術(shù)具有在同一時頻資源上以更低的功率消耗、同時服務(wù)更多的用戶以及更高的傳輸速率等優(yōu)點(diǎn),因此將大規(guī)模天線技術(shù)引入到認(rèn)知無線電Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中,發(fā)揮各自技術(shù)的自身優(yōu)勢,滿足現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)中高性能通信的要求。本文以此為背景,針對CRAHNs網(wǎng)絡(luò)中基于Massive MIMO的系統(tǒng)性能和資源分配方案進(jìn)行了深入的研究。首先分析了Massive MIMO系統(tǒng)中線性預(yù)編碼的性能。根據(jù)系統(tǒng)的仿真結(jié)果,提出在多節(jié)點(diǎn)的Massive MIMO場景下,隨著系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量的逐漸增多,系統(tǒng)的和遍歷容量反而下降的理論。根據(jù)該理論進(jìn)一步提出了一種通過簡單的一維搜索獲得基于系統(tǒng)遍歷和速率最大的節(jié)點(diǎn)數(shù)算法,并通過仿真驗(yàn)證了該算法的準(zhǔn)確性和可靠性。研究表明需要通過合理的系統(tǒng)資源的分配,才能夠充分發(fā)揮大規(guī)模天線技術(shù)的優(yōu)勢。其次,針對CRAHNs中多節(jié)點(diǎn)的Massive MIMO下行系統(tǒng),分析迫零(Zero-Forcing,ZF)和最大比傳輸(Maximum Ratio Transmission,MRT)預(yù)編碼方法在向量歸一化方式下的容量下界,并給出了相應(yīng)的證明;此外圍繞兩種預(yù)編碼算法的容量下界,提出了一種基于容量最大化的預(yù)編碼方法選擇策略,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)的實(shí)時變化動態(tài)地選擇更優(yōu)的預(yù)編碼方法。仿真結(jié)果表明,所提方案能夠以較低的計(jì)算復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量的最大化。最后,針對無線通信網(wǎng)耗能造成二氧化碳排放量日益增加的問題,提出一種基于能效最優(yōu)的Massive MIMO系統(tǒng)資源分配方案。在簇頭采用MRT預(yù)編碼技術(shù),考慮各節(jié)點(diǎn)最小數(shù)據(jù)速率、最大發(fā)射功率和可容忍的干擾水平約束條件下,以最大化系統(tǒng)能效下界為準(zhǔn)則建立非凸優(yōu)化模型。首先采用一種迭代算法確定每個用戶的帶寬分配,然后根據(jù)分?jǐn)?shù)規(guī)劃的性質(zhì),將能效優(yōu)化問題的分?jǐn)?shù)形式轉(zhuǎn)化為減式形式,進(jìn)而利用凸優(yōu)化方法求解簇頭端最優(yōu)的發(fā)射天線數(shù)和發(fā)射功率來獲得最優(yōu)能效。仿真結(jié)果表明,所提算法能以較小的迭代次數(shù)收斂到最大能效值,并且有較好的系統(tǒng)頻譜效率性能,同時算法復(fù)雜度得到了顯著降低。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN919.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2521219