非授权频段基于非正交多址的M2M无线资源管理研究
发布时间：2020-07-01 22:58
【摘要】：在第五代移动通信系统(the 5th Generation Mobile Communication System,5G)技术研究不断深入及其产业化进程不断推进的背景下,用于实现“人与物”“物与物”间高效无缝通信的应用场景逐渐涌现,其中机器对机器(Machine to Machine,M2M)通信技术以其全自动化、一切即用的特点已经成为5G物联网领域中的重要角色。然而M2M业务所产生的大规模连接、周期性频繁通信以及低时延需求对现有无线资源紧张的通信系统提出了更高的要求,一方面有限的授权频谱无法满足海量M2M通信设备的通信需求,另一方面考虑到低功耗和小区间干扰的问题,基站的发射功率不能超过系统设定的最大值。与此同时,5G技术在无线接入网络及多址接入领域的发展为现有通信系统带来了新的机遇。基于功率域的非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术可以通过功率域的差异性实现多用户复用同一时频资源,从而显著提高资源利用率。云无线接入网(Cloud Radio Access Network,C-RAN)通过分离基站的基带功能和射频功能提高网络灵活性的同时也为多点协作通信带来有利的条件。因此将应用C-RAN架构的基于NOMA的M2M通信系统部署在非授权频段并进行无线资源管理研究是解决无线资源紧张问题并且提高系统性能的重要手段。本文针对部署在非授权频段的基于NOMA的M2M通信系统进行了无线资源管理研究,主要内容及创新点如下:第一,提出应用C-RAN架构的基于NOMA的M2M通信系统模型,提高系统灵活性及资源利用率的同时为多基站高效地协作通信提供硬件基础。第二,在现有异系统共存研究的基础上,针对非授权频段与Wi-Fi共存问题提出基于跳频的非授权频段共存方法,通过收发双方向跳频图案发生器输入相同的时变参数实现跳频同步。经仿真验证该方法可将现有方法对Wi-Fi系统的影响降低50%以上并具有一定的抗小区间干扰能力。第三,提出基于公平性的多基站下行功率分配方法,将用户组内多基站功率分配问题分解为已知基站间功率配比情况下的多个单基站功率分配问题并完成线性规划问题的转化,通过二分法迭代求解线性规划问题确定最优解,采用滑动窗日法迭代上述过程完成基站间功率配比的确定。经仿真验证,该算法保证了公平性的同时提高了用户速率且系统性能优于正交多址系统及单基站系统。第四,在上述功率分配算法的基础上提出基于匹配算法的用户分组策略,本文将用户分组问题转化为基于双边偏好的双边匹配问题,并对不同偏好列表所对应的系统性能进行探究。仿真结果验证了该算法的有效性及系统的整体性能。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
【图文】：
北京交通大学硕士学位论文逦研究背景知识概述逡逑的不断发展，ＷＬＡＮ架构、蜂窝无线接入网络、异构云无线接入网络、雾计算网逡逑络等正逐步成为Ｍ２Ｍ的主要通信网络架构，它们为Ｍ２Ｍ通信的部署带来更高的逡逑灵活性以及可扩展性，新型网络架构可以降低设备间信息交互的负载，使业务应逡逑用更高效。逡逑Ｍ２Ｍ服务器／应用域：Ｍ２Ｍ服务器和应用域由中间件层构成，其接收的来自逡逑众多Ｍ２Ｍ设备的分组数据包在这里通过多个应用服务，之后被送往相关业务主体逡逑进行处理使用。其中服务器提供一些众多应用中的常见的通用性功能，从而降低逡逑开发成本。Ｍ２Ｍ应用部分是对数据监控获取过程的具体实现，通过应用的整合完逡逑成整个业务应用体系结构的构建。逡逑
Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ａｃｃｅｓｓ，邋ＰＤＭＡ）、邋位分复用邋（Ｂｉｔ－Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，邋ＢＤＭ）逡逑以及多用户共享接入（Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ邋Ｓｈａｒｅｄ邋Ａｃｃｅｓｓ，邋ＭＵＳＡ）等［２４］，本文所懫用的非逡逑正交多址方案为功率域ＮＯＭＡ。图２－２对非正交多址技术发展的历程进行了总结。逡逑ＩＤＭＡ逡逑／Ｉ逦（２００３）逡逑／逦ＬＤＳ－ＣＤＭＡ邋逦［邋ＬＤＳ－ＯＦＤＭ邋逦｛逦ＳＣＭＡ逦＇逡逑／邋／逦（２００６）逦［逦（２０１０）逦１逦（２０１３）逡逑——／／邋（——７—Ｎ逦＼邋／逦ｖ逡逑Ｎｏｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ邋／逦Ｐｏｗｅｒ－ｄｏｍａｉｎ逦、邋ＳＡＭＡ逡逑Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋ａｃｃｅｓｓ邋逦邋邋ＮＯＭＡ逦（２０１４）逡逑（ＮＯＭＡ）邋ｊ邋［逦（２００６）逦Ｊ逦逦＾逦｝逡逑＼＼ｆ￣￣逦￣＾￣逡逑＼逦（２０１３）逦＿（Ｍｌ｝＿逡逑＼逦ＭＵＳＡ逡逑，逦（２０１４）逦，逡逑图２－２非正交多址技术的发展情况逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｎｏｎ－Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ａｃｃｅｓｓ逡逑ＮＯＭＡ的关键特性主要包括在用户复用同一时频资源时对功率域的合理使逡逑用，以及针对不同信道条件的信道的充分利用。在ＮＯＭＡ中用户复用过程包含了逡逑其他传统多址接入方式中并未使用的功率域。对于单天线节点，用户使用叠加编逡逑码进行发射，在功率域进行复用，通过接收端的连续干扰消除（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ逡逑Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ邋Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
【图文】：
北京交通大学硕士学位论文逦研究背景知识概述逡逑的不断发展，ＷＬＡＮ架构、蜂窝无线接入网络、异构云无线接入网络、雾计算网逡逑络等正逐步成为Ｍ２Ｍ的主要通信网络架构，它们为Ｍ２Ｍ通信的部署带来更高的逡逑灵活性以及可扩展性，新型网络架构可以降低设备间信息交互的负载，使业务应逡逑用更高效。逡逑Ｍ２Ｍ服务器／应用域：Ｍ２Ｍ服务器和应用域由中间件层构成，其接收的来自逡逑众多Ｍ２Ｍ设备的分组数据包在这里通过多个应用服务，之后被送往相关业务主体逡逑进行处理使用。其中服务器提供一些众多应用中的常见的通用性功能，从而降低逡逑开发成本。Ｍ２Ｍ应用部分是对数据监控获取过程的具体实现，通过应用的整合完逡逑成整个业务应用体系结构的构建。逡逑
Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ａｃｃｅｓｓ，邋ＰＤＭＡ）、邋位分复用邋（Ｂｉｔ－Ｄｉｖｉｓｉｏｎ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，邋ＢＤＭ）逡逑以及多用户共享接入（Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ邋Ｓｈａｒｅｄ邋Ａｃｃｅｓｓ，邋ＭＵＳＡ）等［２４］，本文所懫用的非逡逑正交多址方案为功率域ＮＯＭＡ。图２－２对非正交多址技术发展的历程进行了总结。逡逑ＩＤＭＡ逡逑／Ｉ逦（２００３）逡逑／逦ＬＤＳ－ＣＤＭＡ邋逦［邋ＬＤＳ－ＯＦＤＭ邋逦｛逦ＳＣＭＡ逦＇逡逑／邋／逦（２００６）逦［逦（２０１０）逦１逦（２０１３）逡逑——／／邋（——７—Ｎ逦＼邋／逦ｖ逡逑Ｎｏｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ邋／逦Ｐｏｗｅｒ－ｄｏｍａｉｎ逦、邋ＳＡＭＡ逡逑Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋ａｃｃｅｓｓ邋逦邋邋ＮＯＭＡ逦（２０１４）逡逑（ＮＯＭＡ）邋ｊ邋［逦（２００６）逦Ｊ逦逦＾逦｝逡逑＼＼ｆ￣￣逦￣＾￣逡逑＼逦（２０１３）逦＿（Ｍｌ｝＿逡逑＼逦ＭＵＳＡ逡逑，逦（２０１４）逦，逡逑图２－２非正交多址技术的发展情况逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｎｏｎ－Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅ邋Ａｃｃｅｓｓ逡逑ＮＯＭＡ的关键特性主要包括在用户复用同一时频资源时对功率域的合理使逡逑用，以及针对不同信道条件的信道的充分利用。在ＮＯＭＡ中用户复用过程包含了逡逑其他传统多址接入方式中并未使用的功率域。对于单天线节点，用户使用叠加编逡逑码进行发射，在功率域进行复用，通过接收端的连续干扰消除（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ逡逑Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ邋Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 马世旺;陆锐敏;邹攀红;;卫星跳频通信中一种跳频序列的构造[J];通信技术;2015年04期
2 梅文华,杨义先,周炯i
本文编号：2737395
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/glzh/2737395.html
