無線通信網(wǎng)絡的巨大發(fā)展,極大地改變了人類的生活方式,同時人類的生活方式的巨大轉(zhuǎn)變也反過來刺激著通信技術不斷更新,然而怎么在頻譜資源與各類自然能源十分有限的條件下提高通信網(wǎng)絡的性能,是現(xiàn)今網(wǎng)絡發(fā)展的重大課題。作為第五代移動通信網(wǎng)絡(The 5th Generation Wireless System,5G)中重要的備選技術的非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技術與近來因為能源短缺問題而備受關注的無線攜能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技術能夠大幅提高通信系統(tǒng)的頻譜利用率與能源利用率,是未來通信技術發(fā)展的大趨勢。本論文基于NOMA系統(tǒng)的協(xié)作通信網(wǎng)絡對非最優(yōu)中繼選擇機制進行了研究,并結合了SWIPT技術以提高系統(tǒng)的能源利用率,以對所提出的系統(tǒng)模型的中斷性能與分集度研究為重點。論文首先對與本課題研究相關的基礎知識和關鍵技術作了簡單的介紹與分析。簡單介紹了非正交多址接入、多中繼協(xié)作通信與無線攜能通信中的關鍵技術,包括串行干擾消除、功率分配與接收機設計等技術。其次,在NOMA的協(xié)作中繼網(wǎng)絡的基礎上提出了第N優(yōu)中繼選擇機制,分別在未引入SWIPT和引入了SWIPT技術情況下建立起系統(tǒng)模型。本論文的研究范圍為下行鏈路場景,其中包含一個基站,兩個以不同服務質(zhì)量(Quality of Service,QoS)要求區(qū)分的用戶與M個中繼,各設備均配備單天線,且信道均受瑞利衰落影響并互相獨立。在建立的模型基礎上,利用相關的數(shù)學工具推導出了中斷概率的閉式表達式和漸進分析表達式。同時分析得到此系統(tǒng)下的第N優(yōu)中繼選擇機制的分集度可表示為M-N+1,這其中M表示所有中繼的個數(shù),N為所選的次序數(shù)。最后,為了驗證理論分析結果,利用蒙特卡羅方法對系統(tǒng)的中斷性能進行了MATLAB仿真。同時根據(jù)不同參數(shù)下的仿真曲線的特點,分析了不同的參數(shù)對系統(tǒng)中斷概率的影響,揭示了在所考慮的系統(tǒng)中,總中繼的數(shù)目、中繼次序數(shù)、功率分流比對中斷性能的影響。此外,還對有無SWIPT技術引入的條件下的系統(tǒng)的中斷性能進行了對比,揭示出系統(tǒng)性能與系統(tǒng)能耗的拮抗關系。本論文首次將第N優(yōu)中繼選擇機制引入NOMA系統(tǒng)中。以往所能看到的多中繼協(xié)作NOMA系統(tǒng)中的中繼選擇機制都是著眼于最優(yōu)的中繼的選擇,但是在實際應用場景中,最優(yōu)的那個中繼有可能因為一些特殊的原因而不能被選到,如最優(yōu)的中繼已被占用、系統(tǒng)的調(diào)度與平衡等,研究NOMA系統(tǒng)中的第N優(yōu)中繼選擇機制將具有較大的實際應用意義。
【學位單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外文獻綜述
    1.3 本論文主要研究內(nèi)容、創(chuàng)新點以及章節(jié)安排
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 本文創(chuàng)新點
        1.3.3 章節(jié)安排
    1.4 本章小結
第二章 基礎知識與關鍵技術分析
    2.1 非正交多址接入技術
        2.1.1 NOMA技術簡介
        2.1.2 功率復用技術
        2.1.3 接收機設計
    2.2 多中繼協(xié)作通信技術
        2.2.1 中繼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議
        2.2.2 中繼選擇機制
    2.3 無線攜能通信技術
    2.4 本章小結
第三章 基于NOMA的第N優(yōu)中繼選擇機制性能分析
    3.1 引言
    3.2 基于NOMA的 N優(yōu)中繼選擇系統(tǒng)模型分析
    3.3 通信性能公式推導與分析
        3.3.1 中斷概率分析
        3.3.2 中斷概率漸進分析
    3.4 數(shù)值結果分析
    3.5 本章小結
第四章 帶SWIPT的第N優(yōu)中繼選擇機制性能分析
    4.1 引言
    4.2 帶SWIPT的第N優(yōu)中繼選擇系統(tǒng)模型分析
    4.3 通信性能公式推導分析
        4.3.1 中斷概率分析
        4.3.2 中斷概率漸進分析
    4.4 數(shù)值結果分析
    4.5 兩種模型的數(shù)值結果比較
    4.6 本章小結
總結與展望
    1 總結
    2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的論文
致謝

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