5G移動網(wǎng)絡(luò)非正交多址接入及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展給第五代(5G)移動通信研究提出了諸多挑戰(zhàn)，比如更高的傳輸速率、更低的時延、更高的連接密度等?；诠β视驈?fù)用的非正交多址接入(PD-NOMA)和基于碼域復(fù)用的稀疏碼多址接入(SCMA)被認為是5G移動通信系統(tǒng)多址接入方式的兩個最重要候選技術(shù)。本論文分別研究了不同5G場景下，PD-NOMA和SCMA的中斷概率和平均速率性能，得到了一些閉合表達式和相關(guān)近似結(jié)果表達式，對PD-NOMA和SCMA的系統(tǒng)設(shè)計以及系統(tǒng)參

2、數(shù)優(yōu)化具有重要指導(dǎo)意義。
　　首先，提出了一種提高用戶公平性的PD-NOMA功率分配方案，可以更靈活地滿足不同用戶服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求。進而得到了該方案的中斷概率與平均速率的精確表達式及其在高信噪比條件下的近似值。與基于固定功率分配的PD-NOMA和認知無線電啟發(fā)式PD-NOMA相比，該方案可以嚴格保證其中斷概率和平均和速率性能同時優(yōu)于傳統(tǒng)的正交多址接入(OMA)。通過該方案，系統(tǒng)吞吐量和不同用戶間公平性可以實現(xiàn)更加靈活地折中。

3、
　　其次，研究了一個源端通過一個瞬時無線信息和功率傳輸(SWIPT)的中繼來服務(wù)兩個用戶的協(xié)作模型。通過分析固定功率分配PD-NOMA(F-NOMA)和認知無線電啟發(fā)式PD-NOMA(CR-NOMA)的性能，分別得到了相應(yīng)的中斷概率閉合表達式以及高信噪比條件下的近似值。分析結(jié)果表明，這兩種功率分配策略都可以實現(xiàn)接收可靠性、用戶公平性以及系統(tǒng)復(fù)雜度之間的折中關(guān)系，在保證與SWIPT中繼網(wǎng)絡(luò)OMA實現(xiàn)相同分集增益的基礎(chǔ)上可以有效地減

4、小中斷概率。
　　接著，假定用戶在單小區(qū)內(nèi)均勻分布，研究了僅已知部分信道狀態(tài)信息(CSI)條件下的下行PD-NOMA系統(tǒng)的性能。對于基于信道估計誤差模型的非理想CSI，得到了PD-NOMA系統(tǒng)的中斷概率與平均和速率以及高信噪比條件下的近似表達式。對于基于二階統(tǒng)計(SOS)的PD-NOMA模型，分別得到了中斷概率的閉合表達式以及兩用戶情況下的近似平均和速率表達式。對于這兩種典型的部分CSI下的PD-NOMA場景，PD-NOMA的性能

5、均優(yōu)于傳統(tǒng)的OMA，而且基于SOS的PD-NOMA系統(tǒng)性能優(yōu)于基于非理想CSI的PD-NOMA系統(tǒng)。特別地，在低信噪比區(qū)域，基于SOS的PD-NOMA系統(tǒng)可以獲得與理想CSI的PD-NOMA系統(tǒng)類似的性能。
　　再次，研究了用戶位置在六邊形小區(qū)內(nèi)隨機部署的上行SCMA系統(tǒng)的平均和速率，分析結(jié)果表明，SCMA系統(tǒng)的平均和速率優(yōu)于OFDMA系統(tǒng)。假定所有用戶相對基站的距離固定但不一定相同，研究了因子圖矩陣對上行SCMA系統(tǒng)平均和速率的

6、影響。結(jié)果表明，當(dāng)正交資源分配給相鄰用戶時，可以得到SCMA系統(tǒng)最優(yōu)遍歷和速率。同時也提出了一個低復(fù)雜度的迭代算法來設(shè)計最優(yōu)的SCMA因子圖矩陣。
　　最后，假定基站在圓盤內(nèi)均勻分布，研究了云無線接入網(wǎng)絡(luò)(C-RAN)。利用高斯切比雪夫積分獲得了C-RAN系統(tǒng)的中斷概率和遍歷容量的近似結(jié)果，該結(jié)果比已有的分析結(jié)果更精確。另外，論文還研究了一個認知無線電協(xié)作網(wǎng)絡(luò)模型，它包括一個主用戶、一對認知發(fā)射—接收機和一個能量收集中繼，其中中繼