面向5G移動通信系統(tǒng)的非正交多址技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量將在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)指數(shù)型增長。由于傳統(tǒng)的多址接入技術(shù)已經(jīng)無法滿下一代蜂窩系統(tǒng)的組網(wǎng)需求，新型多址接入方案引發(fā)了業(yè)界的廣泛討論。其中功率域非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)是在功率域?qū)崿F(xiàn)用戶信號疊加的一種新型多址接入方案。功率域NOMA原理簡單易實(shí)現(xiàn)，可與多天線(Multiple-input Multiple-output，MIMO)技術(shù)相結(jié)合

2、，提升系統(tǒng)的頻譜效率。本文針對功率域NOMA技術(shù)做了深入的研究。
　　首先，本文介紹了功率域NOMA的系統(tǒng)模型，將功率域NOMA與傳統(tǒng)的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access，OMA)在容量方面做出了對比。然后，分別闡述了圖樣分割多址接入(Pattern Division Multiple Access，PDMA)、多用戶共享接入(Multi-User Shared Access，MUSA)和稀疏碼多址

3、接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)的技術(shù)原理，并介紹了相應(yīng)的接收機(jī)方案。功率域NOMA、PDMA、MUSA使用了串行干擾抵消(Successive Interference Cancellation，SIC)接收機(jī)。SCMA由于碼本的稀疏性，采用基于消息傳遞算法(Message Passing Algorithm，MPA)的接收機(jī)來恢復(fù)信號。
　　其次，本文基于功率域NOMA系統(tǒng)的下行鏈路模型

4、提出了用戶配對算法和功率分配算法。本文首先介紹了功率域NOMA的下行鏈路模型并對SIC接收機(jī)原理做了詳細(xì)的闡述。然后在推導(dǎo)用戶配對與系統(tǒng)容量增益的關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了基于排序的用戶配對算法。在完成用戶配對后，提出了最大化信道和容量的功率分配算法和基于用戶公平的功率分配算法。仿真結(jié)果表明，與已有文獻(xiàn)中的用戶配對算法相比，本文提出的兩種基于排序的用戶配對算法的頻譜效率和檢測性能均得到提高。采用最大化信道和容量的功率分配算法，可以獲得理想的頻

5、譜效率，但此時誤碼率相對增大。采用基于用戶公平的功率分配算法，在犧牲一部分頻譜效率的情況下，保證了用戶之間的公平性。
　　最后，本文研究了功率域NOMA系統(tǒng)上行鏈路的多用戶分組和功率調(diào)度算法。本文首先針對每簇用戶數(shù)大于2的情形，給出了一種新的多用戶分組算法，算法的準(zhǔn)則是擴(kuò)大簇內(nèi)用戶信道增益的差距。然后基于該多用戶分組算法，提出了利用KKT準(zhǔn)則求取最優(yōu)閉合解的功率調(diào)度算法。本文首先對最大化和容量的目標(biāo)函數(shù)的凹凸性進(jìn)行了證明，然后利用