面向大规模连接场景的无线通信关键技术研究
发布时间：2021-12-10 03:54
近年来,随着移动互联网的迅速发展,移动设备数量和移动数据流量呈现出爆发式增长。面向大规模物联和超密集覆盖等场景需求,未来的蜂窝移动通信不仅需要更高的网络吞吐量,而且需要具备更强的移动设备接纳能力。以第五代（the 5th Generation,5G）移动通信为背景,本文研讨了非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）、免调度数据传输、异构蜂窝网络、设备直连（Device to Device,D2D）和无线缓存等关键技术,并针对无线网络的物理（PHYsical,PHY）层和媒体接入控制（Media Access Control,MAC）层在解决超大规模连接的需求时出现的问题,提出了一系列行之有效的解决办法。对于5G大规模连接场景下的PHY层和MAC层技术,学术界和产业界近年来都进行了众多的相关研究。5G标准的Release-15版本已经被第三代合作伙伴计划在2018年6月正式提出,但是业界对于大规模连接场景中的多址接入技术、传输协议和网络架构等方面的争论仍在激烈进行之中。为切实有效地将业界提出的关键技术应用于大规模连接场景,本文对这些关键技术...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 非正交多址接入技术
1.2.2 免授权数据传输技术
1.2.3 异构蜂窝网络
1.2.4 D2D通信
1.2.5 无线缓存技术
1.3 本文结构安排与研究内容
1.4 本文创新点
第二章 基于未知活跃用户数的GF-NOMA接收机设计
2.1 引言
2.2 系统模型
2.2.1 GF-NOMA的信号建模
2.2.2 导频信号传输模型
2.2.3 数据信号传输模型
2.3 GF-NOMA的接收机设计
2.3.1 DGOMP算法:基于未知活跃用户数的MUD与信道估计
2.3.2 改进的JMPA算法:联合误检用户剔除与数据译码
2.4 GF-NOMA的系统性能分析
2.4.1 GF-NOMA的网络几何分布模型
2.4.2 用户检测成功率
2.4.3 信道估计误差
2.4.4 理论分析的验证
2.5 仿真结果与分析
2.6 本章小结
第三章 SCMA系统的FPGA设计与优化
3.1 引言
3.2 SCMA收发机的基本原理
3.2.1 SCMA编码器
3.2.2 基于OFDM波形的SCMA系统
3.2.3 基于log-MPA算法的SCMA译码器的基本原理
3.3 基于FPGA平台的SCMA系统
3.3.1 SCMA编码器的实现方法
3.3.2 SCMA译码器的实现方法
3.4 软件仿真与硬件测试结果
3.4.1 实验平台概述
3.4.2 结果与分析
3.5 本章小结
第四章 基于D2D中继的NOMA异构蜂窝网络的资源分配
4.1 引言
4.2 单D2D中继NOMA异构蜂窝网络的资源分配
4.2.1 系统模型的描述与优化问题的构建描述
4.2.2 最优功率分配问题的求解
4.2.3 最优模式选择与接入点选择
4.2.4 仿真结果与分析
4.3 多D2D中继NOMA异构蜂窝网络资源分配
4.3.1 系统模型与问题描述
4.3.2 对每个SBS-NU-FU组合的最优功率分配
4.3.3 基于匹配算法的用户调度算法
4.3.4 仿真结果与分析
4.4 本章小结
第五章 基于全双工中继的NOMA系统的性能分析与优化
5.1 引言
5.2 CFR-NOMA系统模型
5.2.1 信号模型
5.2.2 SINR模型
5.3 CFR-NOMA系统的性能分析
5.3.1 中断概率分析
5.3.2 遍历容量分析
5.4 CFR-NOMA系统的性能优化
5.4.1 中断概率最小化的最优功率分配
5.4.2 最小速率最大化的最优功率分配
5.5 仿真结果与分析
5.6 本章小结
第六章 无线内容缓存系统的D2D协同传输与资源分配
6.1 引言
6.2 系统模型
6.2.1 系统架构模型
6.2.2 用户协同缓存传输策略
6.3 优化问题的构造与分析
6.3.1 协同D2D链路的可达速率分析
6.3.2 非协同D2D链路的可达速率分析
6.3.3 系统吞吐量最优化问题的构建
6.4 协同D2D链路的调度与功率分配
6.4.1 协同D2D链路的发送用户与接收用户选择
6.4.2 协同D2D链路的功率分配
6.5 非协同D2D链路的调度与功率分配
6.5.1 非协同D2D链路的用户选择
6.5.2 非协同D2D链路的功率分配
6.6 仿真结果与分析
6.7 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A.1 引理2.4.1的证明
A.2 定理2.4.2的证明
A.3 引理2.4.1的证明
A.4 定理2.4.2的证明
A.5 定理4.2.1的证明
A.6 定理4.2.2的证明
A.7 引理4.3.1的证明
A.8 引理4.3.2的证明
A.9 定理4.3.1的证明
A.10 引理4.3.3的证明
A.11 引理4.3.4的证明
A.12 定理4.3.2的证明
A.13 定理5.3.1的证明
A.14 引理5.4.1的证明
A.15 引理5.4.2的证明
A.16 定理5.4.1的证明
A.17 引理5.4.3的证明
攻读博士学位期间取得的研究成果
本文编号：3531857
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 非正交多址接入技术
1.2.2 免授权数据传输技术
1.2.3 异构蜂窝网络
1.2.4 D2D通信
1.2.5 无线缓存技术
1.3 本文结构安排与研究内容
1.4 本文创新点
第二章 基于未知活跃用户数的GF-NOMA接收机设计
2.1 引言
2.2 系统模型
2.2.1 GF-NOMA的信号建模
2.2.2 导频信号传输模型
2.2.3 数据信号传输模型
2.3 GF-NOMA的接收机设计
2.3.1 DGOMP算法:基于未知活跃用户数的MUD与信道估计
2.3.2 改进的JMPA算法:联合误检用户剔除与数据译码
2.4 GF-NOMA的系统性能分析
2.4.1 GF-NOMA的网络几何分布模型
2.4.2 用户检测成功率
2.4.3 信道估计误差
2.4.4 理论分析的验证
2.5 仿真结果与分析
2.6 本章小结
第三章 SCMA系统的FPGA设计与优化
3.1 引言
3.2 SCMA收发机的基本原理
3.2.1 SCMA编码器
3.2.2 基于OFDM波形的SCMA系统
3.2.3 基于log-MPA算法的SCMA译码器的基本原理
3.3 基于FPGA平台的SCMA系统
3.3.1 SCMA编码器的实现方法
3.3.2 SCMA译码器的实现方法
3.4 软件仿真与硬件测试结果
3.4.1 实验平台概述
3.4.2 结果与分析
3.5 本章小结
第四章 基于D2D中继的NOMA异构蜂窝网络的资源分配
4.1 引言
4.2 单D2D中继NOMA异构蜂窝网络的资源分配
4.2.1 系统模型的描述与优化问题的构建描述
4.2.2 最优功率分配问题的求解
4.2.3 最优模式选择与接入点选择
4.2.4 仿真结果与分析
4.3 多D2D中继NOMA异构蜂窝网络资源分配
4.3.1 系统模型与问题描述
4.3.2 对每个SBS-NU-FU组合的最优功率分配
4.3.3 基于匹配算法的用户调度算法
4.3.4 仿真结果与分析
4.4 本章小结
第五章 基于全双工中继的NOMA系统的性能分析与优化
5.1 引言
5.2 CFR-NOMA系统模型
5.2.1 信号模型
5.2.2 SINR模型
5.3 CFR-NOMA系统的性能分析
5.3.1 中断概率分析
5.3.2 遍历容量分析
5.4 CFR-NOMA系统的性能优化
5.4.1 中断概率最小化的最优功率分配
5.4.2 最小速率最大化的最优功率分配
5.5 仿真结果与分析
5.6 本章小结
第六章 无线内容缓存系统的D2D协同传输与资源分配
6.1 引言
6.2 系统模型
6.2.1 系统架构模型
6.2.2 用户协同缓存传输策略
6.3 优化问题的构造与分析
6.3.1 协同D2D链路的可达速率分析
6.3.2 非协同D2D链路的可达速率分析
6.3.3 系统吞吐量最优化问题的构建
6.4 协同D2D链路的调度与功率分配
6.4.1 协同D2D链路的发送用户与接收用户选择
6.4.2 协同D2D链路的功率分配
6.5 非协同D2D链路的调度与功率分配
6.5.1 非协同D2D链路的用户选择
6.5.2 非协同D2D链路的功率分配
6.6 仿真结果与分析
6.7 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
A.1 引理2.4.1的证明
A.2 定理2.4.2的证明
A.3 引理2.4.1的证明
A.4 定理2.4.2的证明
A.5 定理4.2.1的证明
A.6 定理4.2.2的证明
A.7 引理4.3.1的证明
A.8 引理4.3.2的证明
A.9 定理4.3.1的证明
A.10 引理4.3.3的证明
A.11 引理4.3.4的证明
A.12 定理4.3.2的证明
A.13 定理5.3.1的证明
A.14 引理5.4.1的证明
A.15 引理5.4.2的证明
A.16 定理5.4.1的证明
A.17 引理5.4.3的证明
攻读博士学位期间取得的研究成果
本文编号：3531857
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