面向D2D用户的NOMA系统功率分配及干扰管理研究

发布时间：2020-07-08 05:09

【摘要】：目前正处于一个互联网与物联网同步高速发展的一个时代。在这样的背景下,下一代通信网络除了要满足超高速的传输需求外,还需要应对来自于联网设备的大规模普及以及在不同的应用场景下,用户不断增加的网络需求对现有的通信网络提出的更多挑战。为了应对现有以及将来网络通信中有可能出现的一系列问题,在本文中针对以下几个方面进行探索解决方案。首先是如何对现有的基站进行减负,即通过其他通信途径来减少通信基站所承担的无线通信负担,目前研究并且在应用上较为广泛的包括femtocell和D2D通信等。然后是通过一定的技术手段提高现有的蜂窝通信系统频谱利用效率,增大现有的通信网络容量,研究重点着眼于非正交多址接入技术。最后是在现有的通信环境下如何做到最大化的避免用户间干扰,提升通信系统用户隐私安全性保证,在本文中的研究重点将在于搭建通信系统模型过程中建立高效的资源分配策略,及对用户功率控制方案的详细分析研究。在本文我的工作核心也是基于以上几个方面进行了深入的研究探索,在下一代移动通信网络中,我研究的主要工作内容包括对D2D通信网络以及NOMA通信技术进行了展开研究,重点集中于研究如何采用NOMA技术来完成通信的网络系统模型的搭建,NOMA通信中用户配对方式对通信系统性能方面的影响,以及在不同的配对方式下NOMA系统采用的算法研究。然后,搭建D2D通信系统融合到蜂窝通信网络中的系统模型,对该模型进行相应的问题规划,主要集中于在该模型下提高系统吞吐量并抑制系统中用户之间的干扰,其中几种表现较好并应用广泛的资源分配算法,如博弈算法,最佳算法。应用这些算法进行系统的仿真,得到系统性能参数,并针对表现较好的最佳算法进一步的改进,提出一种新的双边剔除算法。最后,在研究上述两项技术后,我们设计一种可以容纳NOMA技术模型的D2D通信方案,即面向于D2D用户的NOMA通信技术策略,建立D2D与NOMA相融合的系统通信模型,在该模型中提出了用户簇的概念以针对NOMA技术中相对应的概念,尝试利用在第三章中提出的改进后的双边剔除算法进行仿真,最后经过Matlab仿真后得出的数据也显示该算法在降低算法复杂度的同时,极大的增加了在相同条件下允许接入该通信系统中的D2D用户簇数量,并且系统性能表现出更好的稳定性。
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5
【图文】：

证来自密集区域的所有用户得到配对，未能进入ＮＯＭＡ系统配对发送的用户只逡逑能由基站直接通过传统的通信方式为这些用户提供通信服务（Ｓ．邋Ｑｕｒｅｓｈｉ邋ｅｔ逡逑ａｌ．，２０１６），如图２．１和图２．２所示。如何处理这种情况下的配对问题是目前ＮＯＭＡ逡逑研宄所面临的挑战。逡逑边缘｝逦逦、调制＇逦Ｊ逡逑用户ｌ｜逦＾逦ＡＭＣ逦Ｔ邋用户逡逑（＿—１逦配对逡逑信道逦功率逦后信逡逑编码逦分配逦号叠逡逑凋＾逦加发逡逑中心逦逦＾邋调制邋逦逦５邋送逡逑用户Ｉ逦＾逦ＡＭＣ逡逑图２．１邋ＮＯＭＡ链路发送部分逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ邋ｐａｒｔ邋ｏｆ邋ＮＯＭＡ邋ｌｉｎｋ逡逑逦＾逦ｓｉｃ（串行干邋逦逡逑接收到叠加逦Ｊ扰消除）逦解调后用户逡逑信号邋■■■信号解调，￣邋信号逡逑逦邋译码逦逦逡逑逦／逡逑图２．２邋ＮＯＭＡ链路接收部分逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｔｈｅ邋ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ邋ｐａｒｔ邋ｏｆ邋ＮＯＭＡ邋ｌｉｎｋ逡逑在实际生活中，进行基站的建立时需要考虑到基站建设成本，后期的维护成逡逑本以及基站对周围用户的电磁辐射等影响，其选址都会偏向于人流量较少的区域，逡逑这也就导致了在一个小区中靠近基站的中心用户数量会偏少，而周边的边缘用户逡逑数量会相对较多，为了能够让小区内用户最大程度的进入到ＮＯＭＡ模式下的通逡逑信网络，则在发送端的用户配对过程中，小区的中心用户需要能够同时与多个小逡逑区边缘用户进行配对发送，这时考虑在非重叠频段来进行多个用户间的配对发送逡逑模式。以此实现比传统的ＮＯＭＡ系统提供更高的容量增益。需要考虑到在这种逡逑特定的情况

证来自密集区域的所有用户得到配对，未能进入ＮＯＭＡ系统配对发送的用户只逡逑能由基站直接通过传统的通信方式为这些用户提供通信服务（Ｓ．邋Ｑｕｒｅｓｈｉ邋ｅｔ逡逑ａｌ．，２０１６），如图２．１和图２．２所示。如何处理这种情况下的配对问题是目前ＮＯＭＡ逡逑研宄所面临的挑战。逡逑边缘｝逦逦、调制＇逦Ｊ逡逑用户ｌ｜逦＾逦ＡＭＣ逦Ｔ邋用户逡逑（＿—１逦配对逡逑信道逦功率逦后信逡逑编码逦分配逦号叠逡逑凋＾逦加发逡逑中心逦逦＾邋调制邋逦逦５邋送逡逑用户Ｉ逦＾逦ＡＭＣ逡逑图２．１邋ＮＯＭＡ链路发送部分逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ邋ｐａｒｔ邋ｏｆ邋ＮＯＭＡ邋ｌｉｎｋ逡逑逦＾逦ｓｉｃ（串行干邋逦逡逑接收到叠加逦Ｊ扰消除）逦解调后用户逡逑信号邋■■■信号解调，￣邋信号逡逑逦邋译码逦逦逡逑逦／逡逑图２．２邋ＮＯＭＡ链路接收部分逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｔｈｅ邋ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ邋ｐａｒｔ邋ｏｆ邋ＮＯＭＡ邋ｌｉｎｋ逡逑在实际生活中，进行基站的建立时需要考虑到基站建设成本，后期的维护成逡逑本以及基站对周围用户的电磁辐射等影响，其选址都会偏向于人流量较少的区域，逡逑这也就导致了在一个小区中靠近基站的中心用户数量会偏少，而周边的边缘用户逡逑数量会相对较多，为了能够让小区内用户最大程度的进入到ＮＯＭＡ模式下的通逡逑信网络，则在发送端的用户配对过程中，小区的中心用户需要能够同时与多个小逡逑区边缘用户进行配对发送，这时考虑在非重叠频段来进行多个用户间的配对发送逡逑模式。以此实现比传统的ＮＯＭＡ系统提供更高的容量增益。需要考虑到在这种逡逑特定的情况

２．２．１传统配对方式ＮＯＭＡ系统的建立逡逑为了简化后期算法的仿真，第一步的计划暂时先建立由一个小区中心和两个逡逑小区边缘用户组成的单一小区系统模型，如图２．３所示。小区中心用户１和两个逡逑小区边缘用户２和用户３分别配对以信道增益｜ａｆ，｜ａ２卩和｜ａ３｜２，各个用户分配的逡逑信道增益大小顺序为ｈ邋｜２＞｜ａ２卩□丨ａ３丨２。每条链路上的信道被认为是信道系数ａｉ逡逑？ＣＮ邋（０，Ａｉ＝ｃ？ｉ－ｖ），ａ２？ＣＮ邋（０，２２＝ｃ？２－ｖ）和邋ａ３？ＣＮ邋（０，义３＝必－ｖ），基站到用户邋１，逡逑用户２和用户３的链路距离分别为必、必和必，并且必ｃｃｆｅＵ必。用ｖ来代表路逡逑径损耗指数。逡逑一＾＾邋景厂１逦一，，逡逑／￣ａ逦用户丨逦用户２逦＿逦用户２逡逑ｒｌ邋－邋：逦＾逦：逡逑用邋ｐ±ｊｎ逡逑用户ｎ－ｌ逦基站（ＢＳ）逡逑图２．３传统ＮＯＭＡ模式下的用户配对策略逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｕｓｅｒ邋ｐａｉｒｉｎｇ邋ｓｔｒａｔｅｇｙ邋ｉｎ邋ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ邋ＮＯＭＡ邋ｍｏｄｅ逡逑根据ＮＯＭＡ的配对原则，如果两个或更多用户的信道增益差异很大，则可逡逑以在同一“时－频”资源进行配对、分组和复用。从图１可以看出，用户１和用户２，逡逑用户３之间的信道增益差别很大，这意味着用户１可以与用户２和用户３配对。逡逑１０逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

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本文编号：2746138