相比于前幾代移動(dòng)系統(tǒng),第五代移動(dòng)系統(tǒng)在頻譜效率、能量效率、連接密度和移動(dòng)性的要求又重新被標(biāo)準(zhǔn)化。預(yù)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)需要支持空前數(shù)量的連接設(shè)備,以及相當(dāng)大的數(shù)據(jù)流量。非正交多址結(jié)束和全雙工技術(shù)都被視為緩解頻譜資源短缺有潛力的關(guān)鍵技術(shù)。為進(jìn)一步提高用戶公平性和接收穩(wěn)定性,協(xié)作NOMA近年來(lái)在學(xué)術(shù)界被廣泛的研究。此外,許多研究表明,非正交多址接入和全雙工中繼的結(jié)合可以進(jìn)一步提高通信系統(tǒng)的頻譜效率。然而,在未來(lái)5G場(chǎng)景和IOT場(chǎng)景中大量接入的無(wú)線設(shè)備都是功率受限的,這會(huì)大大影響系統(tǒng)通信的可持續(xù)性。能量收集技術(shù)是一項(xiàng)通過(guò)給設(shè)備終端無(wú)線供電來(lái)延長(zhǎng)能量受限網(wǎng)絡(luò)壽命的綠色通信技術(shù),已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注。受上述啟發(fā),本文致力于在協(xié)作非正交多址接入系統(tǒng)中應(yīng)用全雙工中繼和能量收集技術(shù)。在不同系統(tǒng)模型假設(shè)下,本文從不同的系統(tǒng)性能方面去進(jìn)行分析以及優(yōu)化。本文的主要貢獻(xiàn)如下所示�？紤]一個(gè)SWIPT應(yīng)用下的下行NOMA系統(tǒng)。提出了一個(gè)新型的協(xié)作NOMA方案以提高通信穩(wěn)定性和用戶公平性,其中一個(gè)近用戶充當(dāng)一個(gè)能夠收集能量的全雙工中繼來(lái)幫助源節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)用戶的傳輸,在中繼處采用功率分離結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)SWIPT。以在滿足遠(yuǎn)用戶基本QoS要求和近用戶及源節(jié)點(diǎn)處的功率約束情況下最大化近用戶接收速率為研究目標(biāo)構(gòu)建了一個(gè)非凸分式規(guī)劃。通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化功率分配系數(shù)、功率分離比以及中繼用戶處接收和發(fā)送波束成形向量,提出了一個(gè)基于交替優(yōu)化的算法以求得最優(yōu)解。另外,一個(gè)低復(fù)雜的次有方案被提出,推導(dǎo)出的半閉式解用以表征所提系統(tǒng)的性能。仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文理論分析的正確性和證明了所提傳輸方案要比其他傳輸方案所獲性能增益更優(yōu)�？紤]一個(gè)下行協(xié)作NOMA系統(tǒng),其中近用戶充當(dāng)一個(gè)全雙工中繼來(lái)協(xié)助遠(yuǎn)用戶。在滿足近用戶的QoS要求和基站及近用戶處的功率約束的情況下,研究如何最大化系統(tǒng)的能量效率。由于所形成的問(wèn)題是極度非凸的,計(jì)算難度上具有很大的挑戰(zhàn)。文中提出了一個(gè)低復(fù)雜path-following算法,該算法在每次迭代中只引用一個(gè)凸問(wèn)題。仿真數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所提算法要比傳統(tǒng)的迭代算法更優(yōu)�？紤]一個(gè)全雙工的無(wú)線供電協(xié)作NOMA系統(tǒng),其中中繼采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)協(xié)助基站與遠(yuǎn)用戶通信。整個(gè)通信過(guò)程主要分為兩個(gè)時(shí)隙,第一個(gè)時(shí)隙,基站和中繼從能量供應(yīng)站收集能量,第二個(gè)時(shí)隙,基站和中繼將收集到的能量全部用于發(fā)送信號(hào)�？紤]到近用戶會(huì)受到來(lái)自中繼的干擾,文中研究了在保證遠(yuǎn)用戶QoS要求和能量供應(yīng)站的功率約束的前提下近用戶數(shù)據(jù)接收速率最大化問(wèn)題。提出了一個(gè)最優(yōu)的波束成形設(shè)計(jì)方案將問(wèn)題轉(zhuǎn)換成SDP問(wèn)題以直接求得最優(yōu)解。仿真結(jié)果證明,所提傳輸方案要優(yōu)于其他方案。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【文章目錄】：
摘要
Abstract
專用術(shù)語(yǔ)注釋表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 第五代移動(dòng)通信的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.1.2 全雙工技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.1.3 非正交多址接入技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.1.4 能量收集技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.1.5 論文的研究目標(biāo)及意義
    1.2 論文的主要工作和內(nèi)容安排
第二章 全雙工、非正交多址接入以及能量收集技術(shù)概述
    2.1 全雙工技術(shù)
        2.1.1 全雙工在中繼網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
        2.1.2 自干擾消除技術(shù)
    2.2 非正交多址接入概述
        2.2.1 非正交多址接入相關(guān)技術(shù)
        2.2.2 非正交多址接入在中繼網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
    2.3 能量收集技術(shù)
        2.3.1 接收機(jī)結(jié)構(gòu)
        2.3.2 能量收集技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景
第三章 基于無(wú)線攜能的NOMA系統(tǒng)中全雙工協(xié)作中繼傳輸設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題描述
        3.2.1 系統(tǒng)模型
        3.2.2 問(wèn)題描述
    3.3 QoS保證下的最優(yōu)傳輸設(shè)計(jì)
        3.3.1 最優(yōu)方案
        3.3.2 次優(yōu)方案
    3.4 仿真結(jié)果與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 全雙工協(xié)作NOMA系統(tǒng)中能量效率最大化設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題描述
        4.2.1 系統(tǒng)模型
        4.2.2 問(wèn)題描述
    4.3 QoS保證下的能效最大化方案
    4.4 仿真結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
    附錄1
第五章 基于全雙工中繼的無(wú)線供電NOMA系統(tǒng)中能量波束成形設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題描述
        5.2.1 系統(tǒng)模型
        5.2.2 問(wèn)題描述
    5.3 最優(yōu)設(shè)計(jì)方案
    5.4 仿真分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 內(nèi)容總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目
致謝

【相似文獻(xiàn)】

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1 徐乃s

本文編號(hào)：2831661