非正交多址与同频全双工通信关键技术研究
发布时间：2021-08-31 01:39
多址和双工技术是无线通信领域中的重要研究方向,能够在下一代的通信系统中为各种场景和各类应用提供有力支撑。随着全球无线通信业务量以及无线终端数量的日益增长,建立正交的无线数据链路已经不足以满足网络用户的需求。本文总结归纳了 5G的技术指标要求和三大场景对应的无线通信需求,分析了研究非正交的多址和双工技术的必要性,阐述了基于延时信道状态信息（Channel State Information,CSI）、统计学CSI的新型空分多址技术,并强调了这两种多址技术在无法获得实时完美CSI环境下的系统优势;梳理了非正交多址（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）的发展历程,辨析了与传统正交多址技术的差异,肯定了NOMA在支持海量连接时的优势;此外还分析了同频全双工（Full-duplex,FD）通信的瓶颈问题和性能极限。面对复杂多样的用户需求和通信环境,本文利用上述关键技术的优势从预编码、用户调度以及资源优化分配等角度研究提高系统性能的算法和技术。本文的主要工作和贡献包括以下几个方面:针对发射端只可获得用户统计学CSI的情况下的多址接入问题,在遍历性速率解析表达式的...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?５Ｇ通信Ｈ；大场羞及应用??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ?ｍａｊｏｒ?ｓｃｅｎａｒｉｏｓ?ａｎｄ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?５Ｇ??
图１－２?ＩＴＵ提出的５Ｇ通信的技术指标要求??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?５Ｇ?ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ＩＴＵ??在三大场景的推动下，各大电信机构提出了对５Ｇ的技术指标要求。图１－２左??侧是ＩＴＵ提出的对５Ｇ网络技术指标霄达图？，右侧是兰大场录对应地在雷达图??中所需求的技术指标。左侧图中较小多边形是现在４Ｇ无线网络能够达到的范围，??较大的多边形为５Ｇ需要达到的整体技术指标要求。将这些技术指标从４Ｇ到５Ｇ的??提升归纳如下：??？峰值传输速率：ｌＧｂｐｓ４?２０Ｇｂｐｓ；??？用户体验传输速率：１０?Ｍｂｐｓ?４?１００?Ｍｂｐｓ；??？频谱利用ｌｘ—＞＿３ｘ；??？终端移动性：３５０?ｋｍ／ｈ?４?５００?ｋｍ／ｈ；??？．时延：１０ｍｓ—＞?ｌｍｓ；??？连接密度．：１．０５＿?ｄｅｖｉｃｅｓ／ｋｍ２?—＞?１０６?ｄｅｖｉｃｅｓ／ｋｍ２；??？网络能源利用率：１Ｘ４?１００Ｘ；??？单位面积数据运输能力：０＿ｌＭｂｐｓ／ｍ２?—?１０Ｍｂｐｓ／ｍ２??这些指标要求也在华为的《第五代移动通信网络全新的空口及无线接入虚??拟化》得到了响应１＇其中一些要求比上面的雷达图更为严苛。??从以上的技术指标要求来看，相比于几乎全由光纤覆盖的骨干网，从无线??终端到接入节点的无线通信网络面临着更为严峻的挑战。大规模天线列阵和毫??米波通信对传输速率的提升Ｅ经起到了较好的支撑，不仅突破了无线接入网络??的带宽，也在用户接收信号的信噪比上得到了可观的增益。延时的降低需要接??３??
集中在一处，信道之间具有很强的相关性，所以Ｓ间多样性并不与天线的数量??成正比。换句话说，并不是靠单纯地增加天线就可以带来连接数量的激增完??成上述技术指标要求，亟需无线通信技术从各个方面进行突破，图１－４展示的是??由中国ＩＭＴ２０２０（５Ｇ）推进组提出的５Ｇ的关键技术总览＇??Ｉ?５Ｇ＾［＝］＾７｜ｔｆｉ＾?ｊ??｜巾贞结构及信道化?灵活的ＴＴＩ、参考信号、物理倌道等协议??｜???？免调度??双工?＾丽￣￣?＾＾?￣￣Ｍｔ＾?｜调制编码??｜?？?ＴＤＤ?？ＯＦＤＭ?？大规模天?？?０ＦＤＭＡ?＊极化码＾?．节能机制?ｉ??！?？?ＦＤＤ?？单载波?线?？?ＳＣＭＡ?？多元?：??！?？灵活?５ＫＸ?？?Ｆ－ＯＦＤＭ?？集中办?？?ＰＤＭＡ?ＬＤＰＣ?：??！?？全５５０：?＊?ＦＢＭＣ?分械?？?ＭＵＳＡ?？?ＡＰＳＫ??：?？?ＵＦＭＣ?？?ＮＯＭＡ?？网络编码??Ｉ?１??■?■??？适＠场景??＊?空口?优化的空口??Ｈ?配置?技术方案??１／???Ｊ?Ｖ?Ｊ??图１－４?５Ｇ关键技术??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｋｅｙ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ?ｉｎ?５Ｇ??在集中式无线网络的研宄中，双工和多址技术是重要的生题，其中同频全??双工技术可以让通信节点在同一频段同时收发信号，理论上频谱利用率可以得??到成倍的提升。相比于时分双工
【参考文献】：
期刊论文
[1]ADC量化对同频全双工数字自干扰消除的误码率性能分析[J]. 张志亮,罗龙,邵士海,潘文生,沈莹,唐友喜. 电子与信息学报. 2013(06)
本文编号：3373915
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?５Ｇ通信Ｈ；大场羞及应用??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｔｈｒｅｅ?ｍａｊｏｒ?ｓｃｅｎａｒｉｏｓ?ａｎｄ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?５Ｇ??
图１－２?ＩＴＵ提出的５Ｇ通信的技术指标要求??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｔｈｅ?ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ?ｏｆ?５Ｇ?ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ＩＴＵ??在三大场景的推动下，各大电信机构提出了对５Ｇ的技术指标要求。图１－２左??侧是ＩＴＵ提出的对５Ｇ网络技术指标霄达图？，右侧是兰大场录对应地在雷达图??中所需求的技术指标。左侧图中较小多边形是现在４Ｇ无线网络能够达到的范围，??较大的多边形为５Ｇ需要达到的整体技术指标要求。将这些技术指标从４Ｇ到５Ｇ的??提升归纳如下：??？峰值传输速率：ｌＧｂｐｓ４?２０Ｇｂｐｓ；??？用户体验传输速率：１０?Ｍｂｐｓ?４?１００?Ｍｂｐｓ；??？频谱利用ｌｘ—＞＿３ｘ；??？终端移动性：３５０?ｋｍ／ｈ?４?５００?ｋｍ／ｈ；??？．时延：１０ｍｓ—＞?ｌｍｓ；??？连接密度．：１．０５＿?ｄｅｖｉｃｅｓ／ｋｍ２?—＞?１０６?ｄｅｖｉｃｅｓ／ｋｍ２；??？网络能源利用率：１Ｘ４?１００Ｘ；??？单位面积数据运输能力：０＿ｌＭｂｐｓ／ｍ２?—?１０Ｍｂｐｓ／ｍ２??这些指标要求也在华为的《第五代移动通信网络全新的空口及无线接入虚??拟化》得到了响应１＇其中一些要求比上面的雷达图更为严苛。??从以上的技术指标要求来看，相比于几乎全由光纤覆盖的骨干网，从无线??终端到接入节点的无线通信网络面临着更为严峻的挑战。大规模天线列阵和毫??米波通信对传输速率的提升Ｅ经起到了较好的支撑，不仅突破了无线接入网络??的带宽，也在用户接收信号的信噪比上得到了可观的增益。延时的降低需要接??３??
集中在一处，信道之间具有很强的相关性，所以Ｓ间多样性并不与天线的数量??成正比。换句话说，并不是靠单纯地增加天线就可以带来连接数量的激增完??成上述技术指标要求，亟需无线通信技术从各个方面进行突破，图１－４展示的是??由中国ＩＭＴ２０２０（５Ｇ）推进组提出的５Ｇ的关键技术总览＇??Ｉ?５Ｇ＾［＝］＾７｜ｔｆｉ＾?ｊ??｜巾贞结构及信道化?灵活的ＴＴＩ、参考信号、物理倌道等协议??｜???？免调度??双工?＾丽￣￣?＾＾?￣￣Ｍｔ＾?｜调制编码??｜?？?ＴＤＤ?？ＯＦＤＭ?？大规模天?？?０ＦＤＭＡ?＊极化码＾?．节能机制?ｉ??！?？?ＦＤＤ?？单载波?线?？?ＳＣＭＡ?？多元?：??！?？灵活?５ＫＸ?？?Ｆ－ＯＦＤＭ?？集中办?？?ＰＤＭＡ?ＬＤＰＣ?：??！?？全５５０：?＊?ＦＢＭＣ?分械?？?ＭＵＳＡ?？?ＡＰＳＫ??：?？?ＵＦＭＣ?？?ＮＯＭＡ?？网络编码??Ｉ?１??■?■??？适＠场景??＊?空口?优化的空口??Ｈ?配置?技术方案??１／???Ｊ?Ｖ?Ｊ??图１－４?５Ｇ关键技术??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｋｅｙ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ?ｉｎ?５Ｇ??在集中式无线网络的研宄中，双工和多址技术是重要的生题，其中同频全??双工技术可以让通信节点在同一频段同时收发信号，理论上频谱利用率可以得??到成倍的提升。相比于时分双工
【参考文献】：
期刊论文
[1]ADC量化对同频全双工数字自干扰消除的误码率性能分析[J]. 张志亮,罗龙,邵士海,潘文生,沈莹,唐友喜. 电子与信息学报. 2013(06)
本文编号：3373915
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