5G移動(dòng)通信大量用戶隨機(jī)接入機(jī)制研究.pdf

1、第五代移動(dòng)通信(5G)面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中激增的并發(fā)連接用戶數(shù)造成的無線信道擁塞問題尤為突出。在應(yīng)對大量無線連接需求的過程中，非正交多址接入是產(chǎn)業(yè)界的研究熱點(diǎn)。此外，大規(guī)模MIMO技術(shù)作為5G的關(guān)鍵支撐技術(shù)，具有極強(qiáng)的空間分辨能力和容量擴(kuò)充能力。本論文針對5G移動(dòng)通信中大量用戶的隨機(jī)接入機(jī)制展開研究，并在非正交編碼接入方案和大規(guī)模MIMO系統(tǒng)大量用戶隨機(jī)接入機(jī)制兩方面取得進(jìn)展。
　　非正交編碼接入(NOCA)是5G候選多址方案之一

2、，它將擴(kuò)譜的思想引入OFDMA，將用戶的單個(gè)數(shù)據(jù)符號(hào)映射到多個(gè)子載波上。多個(gè)用戶從一個(gè)非正交碼本中選擇碼字，用于對數(shù)據(jù)的擴(kuò)譜。擴(kuò)譜后的數(shù)據(jù)被映射到公共的時(shí)頻資源上，不同的用戶通過碼字得以區(qū)分。非正交的擴(kuò)譜碼本能夠有效降低用戶碼字碰撞的概率，但同時(shí)也引入了小區(qū)內(nèi)的用戶間干擾。為此NOCA采用了迭代干擾消除的接收方案。為了評估NOCA的過載工作能力，論文從物理層用戶鏈路性能以及多小區(qū)多用戶的組網(wǎng)性能角度搭建仿真平臺(tái)，驗(yàn)證了NOCA對多用戶并

3、發(fā)連接的良好適應(yīng)性和抗干擾能力。爾后，根據(jù)迭代干擾消除接收機(jī)的特征，論文設(shè)計(jì)了一種以大尺度衰落部分補(bǔ)償為基礎(chǔ)的上行方向發(fā)射功率優(yōu)化方案，在有效降低功耗的同時(shí)可以顯著提高系統(tǒng)支持的并發(fā)數(shù)據(jù)包數(shù)量和吞吐量。仿真結(jié)果表明，在適當(dāng)?shù)墓β士刂婆渲孟?，NOCA在1％包錯(cuò)誤率時(shí)支持的連接數(shù)可以達(dá)到基于競爭的OFDMA方案的四倍之多。
　　大規(guī)模MIMO系統(tǒng)大量用戶隨機(jī)接入機(jī)制利用了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道硬化特性，從而允許多個(gè)用戶使用同樣的導(dǎo)頻

4、完成上行傳輸。根據(jù)接收到的導(dǎo)頻信號(hào)，基站可以估計(jì)使用該導(dǎo)頻的全部用戶的復(fù)合信道，并將復(fù)合信道用于用戶數(shù)據(jù)的恢復(fù)。經(jīng)過最大比合并處理后，原始接收信號(hào)中多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的復(fù)數(shù)高斯向量信道被轉(zhuǎn)化為正實(shí)數(shù)標(biāo)量信道。此時(shí)，根據(jù)功率域復(fù)用的思想，實(shí)施串行干擾消除就可以依次恢復(fù)每一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)的恢復(fù)依賴于不同用戶信號(hào)在基站天線處的接收功率差異，因此大量用戶隨機(jī)接入問題可以轉(zhuǎn)化為多個(gè)用戶的上行發(fā)射功率分配問題。首先，論文以理想全局信息假設(shè)