非正交多址系统中频谱和能量效率最大化问题研究

发布时间：2020-10-24 22:06

　　 面对5G海量连接、高容量、低时延和高频谱效率的需求,非正交多址接入(NOMA)是满足这些需求的关键技术之一。为了进一步提高非正交多址接入系统的性能,本文从系统的可达吞吐量、波束成形和能量效率等问题展开研究工作。针对基于FDD单小区NOMA系统中存在的簇间干扰和用户间干扰问题,本文从用户分簇、预编码和功率分配三方面进行优化设计。提出了一种改进的k-means分簇算法,利用空间相关性将小区内的用户划分为不同的簇,使不同簇之间的二阶统计特性近似正交,减少簇间干扰;然后利用块对角化预编码对发送信息进行预处理,进一步消除簇间干扰;并通过求解系统可达吞吐量最大化问题,得到簇内各用户最优的功率分配系数,提高接收端连续干扰消除(SIC)的性能,减少用户间干扰。仿真结果表明所提出的方法有效提高了系统可达吞吐量。在多小区大规模MIMO-NOMA系统中,由于小区边缘用户存在严重干扰,服务质量差,提出了一种多小区协作的两级波束成形方案,分别减缓小区间干扰和小区内簇间干扰,将形成的问题模型进行分解,得到了关于小区层波束成形矩阵和簇层波束成形矩阵的两个子优化问题,同时利用随机矩阵理论的渐近性分析和凸优化理论进行求解得出波束成形矩阵及簇间功率分配。仿真结果表明,求解得到的波束成形矩阵抑制了小区间干扰和簇间干扰,对簇间功率分配的优化提高了系统的能量效率。
【学位单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

无线通信技术的快速发展和智能终端的普及，对第 5 代(5G)移动网络提出高的要求，高速率移动多媒体业务逐渐成为移动通信的主流业务，爆发式增数据流量给有限的频谱资源带来了极大的压力。同时，移动互联网和物联网也日趋成熟，海量终端同时可靠接入的问题将成为 5G 的巨大挑战。这就意 5G 通信技术必须为广大用户提供更高的数据传输速率，更大的终端设备承力，更低传输时延的用户体验，同时还必须提升无线通信系统的能效和节省成本，从而快速达成人们所构想的“信息随心至，万物触手及” 之宏伟目标[移动通信技术的演进经历了几个重要的阶段如图 1.1 所示，每一代移动通统都有与之相适应的多址技术。第一代(1G)移动通信主要支持模拟语音业址技术是频分多址(Frequence Division MultipleAccess，FDMA) ，利用不同段来传输信息，业务种类比较单一；第二代(2G)移动通信多址技术是时分多Time Division Multiple Access，TDMA)，用户数据使用不同的时隙来传输，不以提供话音业务，还支持低速数据业务；第三代(3G)主要使用码分多址(Civision Multiple Access，CDMA)技术，共有三种标准，采用正交的 M 码序实现多用户通信，用户峰值速率得到大幅提升，并且支持多样化的多媒体数

和物联网业务所要求的 Gbps 量级的用户增强技术作为 5G 关键技术，在现有通信新型多址接入技术，可以使多个用率和传输容量提供了新的解决办法。其Multiple Access，NOMA)技术作为 5G 的研究的热点。关于 NOMA 技术的诸多(Orthogonal Multiple Access，OMA)相比用率，能够支持的用户数量要远大于 O的关键技术之一。日本NTT DoCoMo公司在2010年率先出，NOMA技术能够显著提高宏蜂窝系系统中先对用户分簇，在发送端，通过功的用户分配较少的功率，给距离基站较远使信号功率不同的多个用户共同占用一采用SIC技术对接收信号检测进行信号分

先对用户信道增益按照从大到小排序，然后确定一个合适因子，用户之间功率的分配取决于功率分配因子的大小。在实际系统法中的功率分配因子和 FTPA 中衰减因子的选取会影响 NOMA 系统。因此文献[21]和文献[22]中功率分配参数的取值非常关键，但是确取值固定不变，不能根据用户信道条件的具体情况而改变，从而导致能并非最佳。的系统兼容性是 NOMA 技术的重要优点，它能够与其他技术相结合技术与 MIMO、波束成形技术进行结合，能够充分发挥各自的优点，
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本文编号：2855033