基于NOMA协作系统的第N优中继选择机制研究

发布时间：2020-10-22 21:28

　　 无线通信网络的巨大发展,极大地改变了人类的生活方式,同时人类的生活方式的巨大转变也反过来刺激着通信技术不断更新,然而怎么在频谱资源与各类自然能源十分有限的条件下提高通信网络的性能,是现今网络发展的重大课题。作为第五代移动通信网络(The 5th Generation Wireless System,5G)中重要的备选技术的非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术与近来因为能源短缺问题而备受关注的无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术能够大幅提高通信系统的频谱利用率与能源利用率,是未来通信技术发展的大趋势。本论文基于NOMA系统的协作通信网络对非最优中继选择机制进行了研究,并结合了SWIPT技术以提高系统的能源利用率,以对所提出的系统模型的中断性能与分集度研究为重点。论文首先对与本课题研究相关的基础知识和关键技术作了简单的介绍与分析。简单介绍了非正交多址接入、多中继协作通信与无线携能通信中的关键技术,包括串行干扰消除、功率分配与接收机设计等技术。其次,在NOMA的协作中继网络的基础上提出了第N优中继选择机制,分别在未引入SWIPT和引入了SWIPT技术情况下建立起系统模型。本论文的研究范围为下行链路场景,其中包含一个基站,两个以不同服务质量(Quality of Service,QoS)要求区分的用户与M个中继,各设备均配备单天线,且信道均受瑞利衰落影响并互相独立。在建立的模型基础上,利用相关的数学工具推导出了中断概率的闭式表达式和渐进分析表达式。同时分析得到此系统下的第N优中继选择机制的分集度可表示为M-N+1,这其中M表示所有中继的个数,N为所选的次序数。最后,为了验证理论分析结果,利用蒙特卡罗方法对系统的中断性能进行了MATLAB仿真。同时根据不同参数下的仿真曲线的特点,分析了不同的参数对系统中断概率的影响,揭示了在所考虑的系统中,总中继的数目、中继次序数、功率分流比对中断性能的影响。此外,还对有无SWIPT技术引入的条件下的系统的中断性能进行了对比,揭示出系统性能与系统能耗的拮抗关系。本论文首次将第N优中继选择机制引入NOMA系统中。以往所能看到的多中继协作NOMA系统中的中继选择机制都是着眼于最优的中继的选择,但是在实际应用场景中,最优的那个中继有可能因为一些特殊的原因而不能被选到,如最优的中继已被占用、系统的调度与平衡等,研究NOMA系统中的第N优中继选择机制将具有较大的实际应用意义。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外文献综述
    1.3 本论文主要研究内容、创新点以及章节安排
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 本文创新点
        1.3.3 章节安排
    1.4 本章小结
第二章 基础知识与关键技术分析
    2.1 非正交多址接入技术
        2.1.1 NOMA技术简介
        2.1.2 功率复用技术
        2.1.3 接收机设计
    2.2 多中继协作通信技术
        2.2.1 中继转发协议
        2.2.2 中继选择机制
    2.3 无线携能通信技术
    2.4 本章小结
第三章 基于NOMA的第N优中继选择机制性能分析
    3.1 引言
    3.2 基于NOMA的 N优中继选择系统模型分析
    3.3 通信性能公式推导与分析
        3.3.1 中断概率分析
        3.3.2 中断概率渐进分析
    3.4 数值结果分析
    3.5 本章小结
第四章 带SWIPT的第N优中继选择机制性能分析
    4.1 引言
    4.2 带SWIPT的第N优中继选择系统模型分析
    4.3 通信性能公式推导分析
        4.3.1 中断概率分析
        4.3.2 中断概率渐进分析
    4.4 数值结果分析
    4.5 两种模型的数值结果比较
    4.6 本章小结
总结与展望
    1 总结
    2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢

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本文编号：2852118