协作通信网络中继选择技术性能分析及优化设计

发布时间：2021-06-16 22:30

　　新一代移动通信要求满足更高的传输速率、更大的连接密度、更快的移动特性,对未来无线通信系统的部署带来巨大挑战。协作中继技术利用无线通信的广播特性,多个用户之间相互协作或者使用专用的中继台,构成一个虚拟的分布式天线阵列,获得多入多出（MIMO）多天线特性。协作通信网络具有提升频谱效率、增大信号覆盖面和节省无线资源等诸多优势,因而备受关注。高效的中继传输技术如中继选择、天线选择等,不但能降低系统功率消耗和信号处理的复杂度,还能带来显著的性能改善。本文提出了几种协作中继选择方案,分析了完备信道状态信息（CSI）和非完备CSI对不同方案的影响,并得到了一些闭合表达式和近似表达式,对系统传输方案设计以及资源分配参数优化具有理论指导意义。首先,针对两用户多中继的协作非正交多址接入（NOMA）网络,提出了两种采用空时码技术的双中继选择方案。一种是固定功率分配的双中继选择（FPA-DRS）方案,即整个传输过程中,用户1和用户2的功率分配因子,在源和中继端保持不变。另一种是动态功率分配的双中继选择（DPA-DRS）方案,可根据当前的信道状态自适应地调节两用户的功率分配参数,从而进一步提升系统性能。分别得到... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 协作通信网络概述
    1.2 协作非正交多址接入(NOMA)研究现状
    1.3 移动中继(MR)研究现状
    1.4 协作中继选择(RS)研究现状
    1.5 主要性能指标
    1.6 本文的研究思路、主要贡献及论文内容组织
第2章 协作STC-NOMA网络的双中继选择技术研究
    2.1 研究现状与研究动机
    2.2 采用空时码(STC)的协作NOMA网络模型
    2.3 中继选择方案
        2.3.1 固定功率分配双中继选择(DRS-FPA)方案
        2.3.2 动态功率分配单/双中继选择(SRS/DRS-DPA)方案
    2.4 性能分析
        2.4.1 DRS-FPA方案的中断概率
        2.4.2 SRS/DRS-DPA的中断概率
    2.5 数值与仿真结果
        2.5.1 DRS-FPA方案数值与仿真结果
        2.5.2 SRS/DRS-DPA数值与仿真结果
    2.6 本章小结
第3章 协作NOMA网络自适应中继选择技术研究
    3.1 研究动机与思路
    3.2 协作NOMA网络自适应双工中继系统模型
        3.2.1 全双工(FD)中继模型
        3.2.2 半双工(HD)中继模型
        3.2.3 自适应双工(AD)中继模型
    3.3 协作NOMA网络自适应中继选择方案
        3.3.1 全双工中继选择(FD-RS)方案
        3.3.2 固定功率分配的自适应双工中继选择(AD-FPA-RS)方案
    3.4 系统性能分析
        3.4.1 全双工中继选择的中断概率
        3.4.2 AD-FPA-RS方案的中断概率
    3.5 数值与仿真结果
        3.5.1 FD-RS数值与仿真结果
        3.5.2 AD-FPA-RS数值与仿真结果
    3.6 本章小结
第4章 基于非完备信道状态信息协作NOMA网络中继选择技术的性能分析及优化
    4.1 研究现状与研究动机
    4.2 非完备CSI协作NOMA模型
    4.3 非完备CSI的中继选择方案及优化
        4.3.1 非完备CSI基于固定功率分配中继选择(FPA-RS) 方案
        4.3.2 非完备CSI基于动态功率分配中继选择(DPA-RS) 方案
    4.4 非完备CSI中继选择的性能分析
        4.4.1 非完备CSI-FPA-RS方案性能分析
        4.4.2 非完备CSI-DPA-RS方案性能分析
    4.5 数值与仿真结果
    4.6 本章小结
第5章 非完备信道估计下移动中继选择的性能分析与多用户分布式天线系统的预编码设计
    5.1 非完备信道估计下移动中继选择的性能分析
        5.1.1 研究动机与思路
        5.1.2 高铁移动中继(MR)多天线模型
        5.1.3 信道估计及信道估计误差统计特性
        5.1.4 非完备信道估计的MR天线选择
        5.1.5 非完备信道估计下HSR系统性能分析
        5.1.6 数值与仿真结果
    5.2 多用户分布式天线系统基于最小MMSE准则预编码设计
        5.2.1 研究动机与思路
        5.2.2 多用户分布式天线系统模型
        5.2.3 MMSE最优收发器设计
        5.2.4 数值与仿真结果
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间录用、完成的论文
攻读博士学位期间参与的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]5G High Mobility Wireless Communications: Challenges and Solutions[J]. Pingzhi Fan,Jing Zhao,Chih-Lin I.  中国通信. 2016(S2)
[2]Key techniques for 5G wireless communications:network architecture, physical layer,and MAC layer perspectives[J]. MA Zheng,ZHANG ZhengQuan,DING ZhiGuo,FAN PingZhi,LI HengChao.  Science China（Information Sciences）. 2015(04)



本文编号：3233912