非正交多址接入系统调度和资源分配算法的研究

发布时间：2020-07-26 09:16

【摘要】：新型非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术通过在时域、频域或码域引入新维度来执行多路复用。在5G爆炸性数据增长背景下,提高NOMA频谱效率和能量效率成为研究关注的方向。传统的资源分配方案已不能满足其需求,因此本论文重点研究功率域非正交多址接入系统中用户配对以及功率分配方案。主要工作如下:首先,针对NOMA下行链路系统两个复用用户的场景,描述了NOMA系统的基本原理以及相较于传统正交多址接入系统的技术优势,同时,重点分析了几种常见的接收检测技术、用户配对以及功率分配算法。其次,针对NOMA容量的用户配对和资源分配优化问题,本文的扩展工作是通过功率离散化方法将其转换为单目标优化问题,并提出全局最优搜索算法确定系统吞吐量性能的上界。为了实现系统吞吐量、接入小区用户数以及用户公平性的折衷,提出了分步优化的低复杂度算法。所提算法为了提升接入小区的用户数,设计了自适应比例公平用户配对方案,该方案通过所有用户调度优先级的方差动态调整遗忘因子,进而影响调度优先级的更新。同时,为了进一步提升配对用户间的公平性,设计了基于比例速率约束的功率分配方案,该方案可以获得相对稳定的功率分配结果。仿真结果表明,所提算法在有效保证系统吞吐量的前提下提升了接入系统的用户数和用户间公平性。最后,针对NOMA能量效率的用户配对和资源分配优化问题,本文将原始非凸优化问题分解为三个优化子问题。用户-子信道匹配阶段采用基于等效信道增益的自适应比例公平用户配对方案,子信道间采用均等功率分配方案,然后将子信道内的功率分配优化问题转化为DC规划问题,并采用凹凸过程算法进行求解。同时,为了保证配对用户的QoS,本文推导出了由配对用户等效信道增益、用户最小数据速率需求以及配对用户间功率分配比例因子上界确定的子信道最小功率需求方案。仿真结果表明,所提算法比传统的能效资源分配算法具有更优系统吞吐量和能量效率。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

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