【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展,無線系統(tǒng)的頻譜資源變得緊張,近年來出現(xiàn)的非正交多址接入(NOMA)技術(shù),全雙工(FD)技術(shù)與多入多出(MIMO)技術(shù)等可有效提高系統(tǒng)頻譜利用效率。由于無線設(shè)備的電池容量的有限性,通信技術(shù)的發(fā)展對電能的供應(yīng)也提出了巨大考驗(yàn),在某些特定場景下設(shè)備無法及時更換電池或接入電源可能導(dǎo)致系統(tǒng)通信受限乃至中斷。無線攜能傳輸(SWIPT)技術(shù)可提高系統(tǒng)的能量效率,并能將FD技術(shù)中影響系統(tǒng)性能的自干擾(SI)再利用。并且由于無線信道的開放性、廣播性、時變性,信息極易遭受竊聽,在保證物理層安全傳輸下的能效研究尤為重要。本文采用發(fā)射波束成形向量與功率分割比聯(lián)合優(yōu)化,對基于SWIPT的全雙工MIMO-NOMA系統(tǒng)的傳輸性能進(jìn)行研究。首先,針對基于SWIPT的FD-NOMA系統(tǒng)傳輸方案展開研究。針對配置FD天線的雙用戶協(xié)作下行SWIPT-NOMA傳輸系統(tǒng),提出了將此系統(tǒng)內(nèi)普遍被認(rèn)為對系統(tǒng)性能造成嚴(yán)重干擾的SI進(jìn)行能量回收。以系統(tǒng)能量效率最大為優(yōu)化目標(biāo),在保證能量收集與QoS的條件下,通過應(yīng)用Dinkelbach理論將優(yōu)化目標(biāo)分式轉(zhuǎn)化為兩個物理量之差。采用半定松弛(SDR)將問題重構(gòu)后使用基于AGM的迭代凸近似算法對發(fā)射波束成形向量與功率分割比聯(lián)合優(yōu)化,使系統(tǒng)內(nèi)能量的利用與信息速率達(dá)到一種折中。仿真驗(yàn)證該方案在能量效率方面的優(yōu)勢。其次,針對基于SWIPT的FD-NOMA系統(tǒng)安全傳輸方案展開研究。針對有竊聽者存在的配置FD天線的雙用戶協(xié)作SWIPT-NOMA傳輸系統(tǒng),同樣將SI進(jìn)行再利用并將物理層安全能效作為系統(tǒng)性能衡量指標(biāo),同時聯(lián)合優(yōu)化發(fā)射波束成形向量及接收機(jī)功率分割比。鑒于優(yōu)化問題非凸且變量間高度耦合,聯(lián)合求解波束成形與功率分割比通常采用CCCP算法,本研究提出了一種改進(jìn)的粒子群算法,相對于傳統(tǒng)求解方法計算更為簡單。并且根據(jù)仿真結(jié)果驗(yàn)證,在基站發(fā)射功率與用戶中繼處發(fā)射功率同為500mW時,相對于未充分利用SI的EH方案,提出的方案可將能效值提高9.4371bits/J,性能更優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN92

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本文編號：2617724