非正交多址接入系统中功率分配及用户分组算法研究

发布时间：2020-10-12 20:11

　　 移动通信系统演进过程中,多址接入一直扮演着关键角色。传统的频分多址、时分多址、码分多址和正交频分多址主要采用正交资源分配方式,然而正交资源分配存在频谱效率受限和时频资源调度复杂等缺陷,已经难以满足未来移动通信系统高容量和高频谱效率的要求。新型多址接入通过引入不同资源维度实现多用户信号在物理资源上的非正交叠加,不仅可以进一步提升频谱效率,还可以大幅度提升系统接入容量。本论文重点研究了功率域非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中功率分配以及用户分组方案。主要工作如下:首先,描述了NOMA系统的基本原理,并以两个复用用户为例,阐述了NOMA系统在频谱效率上的优势。基于下行NOMA系统模型,重点介绍了几种常见的发送端功率分配算法、用户分组算法以及接收端干扰消除算法的原理。其次,针对发送端相同子带内复用用户的功率分配以及小区用户的分组情况进行研究,分别提出了步长可调的功率分配算法和多用户分组优化算法。所提步长可调的功率分配算法以子带复用用户加权吞吐量和最大为目标,以满足SIC要求的递增功率分配系数为约束条件,通过步长灵活控制功率分配系数搜索范围,功率分配系数搜索过程中根据加权吞吐量和最大标准逐阶舍去冗余功率分配系数组合,从而实现系统吞吐量、计算复杂度以及用户公平性的折中。所提多用户分组算法首先根据用户信道增益差异和子带复用用户数限制条件进行多用户初始分组处理,减小用户搜索空间,然后逐步完成初始分组用户间的优化组合,以几何平均用户吞吐量最大为用户分组准则,进一步提升小区边缘用户的吞吐量。最后,针对相同子带内复用用户的能效优化问题,提出一种基于能效优化的功率分配算法。所提算法充分考虑子带内复用用户的服务质量以及公平性要求,在满足子带最小传输功率前提下,建立子带内复用用户能效优化模型。然后通过KKT条件推导功率分配系数闭合表达式,再通过分式规划Dinkelbach算法求解功率消耗率。仿真表明,在满足用户服务质量以及公平性要求的前提下,所提算法比传统的谱效最大化功率分配算法具有更优的能源效率。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

学位论文 第 2 章 非正交多址增益差，这是以往的移动通信系统不具备的特征。限于OFDM技术，但是为了研究方便，本文采取基于O作分析。在基于OFDM技术的NOMA系统中，总带宽的子带，从而保证子带间用户互不干扰。与OMA系统个子带可以复用多个用户。由于同一子带上的多用户定的多址干扰，为了消除用户间的多址干扰，接收端消除(Parallel Interference Cancellation, PIC)技术完成用

11图 2.2 NOMA 技术的资源分配DMA技术的资源分配方案图。从图可知，OFDMA系统时间和频率资源，各用户间不会产生干扰。为了保持调度用户完成不同传输资源的映射，因此调度过程不OFDM，所以可以避免符号间干扰，且对频率选择性衰OFDMA系统中，当用户需要发送信息时，系统向每个子载波组。图2.2为NOMA技术的资源分配方案图。与O

可以用于上行链路。下面基于下行链路详细描述NOMA系统的基本原理。图 2.3 下行 NOMA 系统示意图图2.3给出了下行NOMA系统示意图，其中包括1个基站(Base Station, BS)和2个用户终端(User Equipment, UE)，UE均支持SIC。为了简化分析，假设BS和UE均为单天线。整个下行传输带宽假设为 B 1MHz。BS对于iUE 的发射信号为ix ，其中21iE x ，基站总功率为P，iUE 的传输功率为iP，其中 P P P12。在下行NOMA系统中
【参考文献】

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2 康绍莉;戴晓明;任斌;;面向5G的PDMA图样分割多址接入技术[J];电信网技术;2015年05期

3 李晓辉;刘乃安;易克初;顾华玺;寇卫东;;多用户OFDM系统中的联合子载波和功率分配算法[J];西安电子科技大学学报(自然科学版);2006年03期

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1 张德坤;非正交多址系统功率分配及干扰消除算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

本文编号：2838218