CRAHNs網(wǎng)絡(luò)中基于Massive MIMO的資源分配方案研究.pdf

1、近年來，圍繞著提高頻譜利用率、提高通信速率、增加通信可靠性、降低對主用戶的干擾，業(yè)界對CRAHNs（認知無線電 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)）進行了廣泛研究。大規(guī)模多輸入多輸出(Massive MIMO)技術(shù)在增強頻譜和能量效率方面具有很大優(yōu)勢，因此將Massive MIMO技術(shù)應(yīng)用到CRAHNs中來提高網(wǎng)絡(luò)的通信性能并降低能量消耗。本文主要研究了CRAHNs網(wǎng)絡(luò)中基于Massive MIMO的資源分配問題。
　?。?）在理想和非理想CSI（

2、信道狀態(tài)信息）兩種情況下，推導(dǎo)了Massive MIMO上行系統(tǒng)采用MRC、ZF和MMSE檢測時的容量下界，仿真驗證了這三種檢測的容量下界與理論容量近似。此外，在節(jié)點最大功率的約束下，提出了基于容量下界的資源分配優(yōu)化模型。
　　（2）在簇頭采用MRC和ZF檢測的情況下，分別提出了基于能效下界的資源分配算法(UMRA和UZRA)。UMRA算法在考慮了電路功率消耗、各節(jié)點的最低速率以及最大可容忍干擾水平的情況下，建立了以能效下界為目標

3、函數(shù)的非凸優(yōu)化模型。而UZMA算法是在滿足各節(jié)點的最小數(shù)據(jù)速率以及最大發(fā)射功率的約束下所建立的基于能效下界的優(yōu)化模型。兩種算法都根據(jù)分數(shù)規(guī)劃的性質(zhì)將能效目標函數(shù)轉(zhuǎn)化成減式形式，采用凸優(yōu)化的方法對最優(yōu)化問題進行求解，從而獲得最大能效值（bit/Hz/J）。通過仿真驗證了所提算法的高效性，并比較分析了UMRA和UZRA算法的優(yōu)缺點。
　　（3）針對單-多天線節(jié)點提出了OFDM的容量資源分配模型，采用注水算法（WFA）來對系統(tǒng)進行功率分

4、配，仿真對比了注水算法和平均功率算法（MPA）對系統(tǒng)容量的影響，表明了注水功率分配算法具有更好的容量性能。針對多-單天線節(jié)點提出了在非理想CSIT時的能效資源分配算法(DMRA)，DMRA算法在考慮了信道中斷、最大功率限制、最低速率需求的條件下，建立了基于能效的非凸優(yōu)化模型。先將能效非凸優(yōu)化模型的分數(shù)形式轉(zhuǎn)化為減式形式，對新形式的優(yōu)化模型進行數(shù)據(jù)速率等效來滿足信道中斷概率，再凸化后采用對偶分解來求解。聯(lián)合調(diào)整子載波、功率、數(shù)據(jù)速率以及天