基于协作通信和能量收集技术的NOMA系统建模与性能分析

发布时间：2020-05-23 21:49

【摘要】：多址接入一直是无线通信的核心技术之一,对增大网络容量,提升频谱效率有着重大贡献。无线通信的发展方向是万物互联,这对系统容量和频谱效率提出了更高要求,而现有的多址接入技术无法满足。与传统正交多址方式相比,非正交多址接入(NOMA)开发出功率域,使多址接入冲破时域和频域的限制,能够在相同时隙相同频率上传输多路信号,显著改善频谱利用率,成倍提升系统可支持的并发用户数,被广泛的认为是5G关键技术之一。在NOMA众多的研究方向中,与协作通信技术相结合(CO-NOMA)能够进一步提升系统容量,并增强NOMA系统可靠性。而能量收集技术(EH)可以从周围射频信号中收集并储存能量,EH与CO-NOMA技术相结合能够解决通信实际场景中的具体难题,进一步拓宽CO-NOMA的应用场景。基于此,本文探索了NOMA与协作通信、能量收集技术的融合,综合多种技术进行建模分析。主要的工作如下:1.建立一个基于Nakagami-m衰落信道通信模型,模型具有直达链路和中继转发链路,以网络的中断事件和信道容量为研究重点,给出了系统中断概率的闭式表达式,并在大信噪比下分析系统分集增益和遍历容量。最后通过计算机仿真验证理论结果,仿真表明具有直达链路和中继转发链路的NOMA系统能获得更高的信道容量。2.对多用户多中继网络的CO-NOMA系统的下行链路进行了分析。与传统中继网络不同,本系统的中继节点没有内置电池,需要从基站发出的射频信号中收集能量。提出了一个新的基于信道状态信息和节点电能状态的中继选择法,将节点电能存储容量设为无穷大,利用无限状态马氏链可以得到系统中断概率的闭式表示式。通过MATLAB仿真验证了理论结果。仿真结果表明NOMA系统具有优秀的性能表现,另外还发现即使中继不使用内部电源,合理选择能量收集的最小单位C和信息转发的电能状态门限值W等参数,系统也能获得较好性能。研究结果为融合三种技术的实际应用提供理论支持。
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第三章 基于 Nakagami-m 信道的 CO-NOMA 系统分析结果通过 MATLAB 软件进行系统仿真，给出具体数值验证 Nakagam 系统的下行链路性能。为了便于分析，设定所有的噪声功率0N 1 均设定为 1，信道增益121SDh ，1220.5SR RDh h ，1a 0.2，2a 为 1im 和 3im ，， 1 2, ,SR SD RDi h h g，为方便表示，im 用 m 表示。 1.2dB，1 1.4dB，2 1.3dB。

图 3-3 系统遍历容量小结的主要工作是从中断概率和信道遍历容量两方面对基于 Nakagami-m A 通信模型进行了研究。推导出系统中断概率的闭式表达式，并在大分集增益和遍历容量。最后仿真曲线和理论分析基本一致，证明了理仿真结果表明相比传统正交接入，NOMA 系统能够获得更高的信道接收端使用 SIC 技术，极大的增加了设备复杂度，因此如何优化 SIC 软A 系统信号接收的难度，这也是 NOMA 技术研究的重点。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

【参考文献】

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1 殷勤业,张莹,丁乐,孟银阔;协作分集:一种新的空域分集技术[J];西安交通大学学报;2005年06期

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1 胡一帆;基于中继的非正交多址接入技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

本文编号：2678004