未來通信場景具有超高流量密度、超高連接數(shù)、超高速率等特征,因而未來無線通信系統(tǒng)的部署面臨巨大挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的正交多址接入（OMA）技術中,通常為每個用戶分配單獨的無線資源,例如時間、頻率等。非正交多址接入技術允許多個用戶共享同一無線資源,從而大大提升用戶連接數(shù)和系統(tǒng)容量,并降低設備功耗,成為下一代無線通信系統(tǒng)的候選關鍵技術之一。功率域作為一種新的復用資源,為非正交多址接入技術提供了一個重要的額外設計維度。因此,合理的功率分配對于提升非正交多址接入系統(tǒng)的頻譜效率和用戶公平性等性能指標具有重要意義。本論文主要研究非正交多址接入系統(tǒng)的功率分配優(yōu)化設計算法,并對相關理論問題和系統(tǒng)性能指標進行分析。本論文的研究將涉及完備和非完備的信道狀態(tài)信息（CSI）條件下的單天線、多天線和毫米波（mmWave）通信場景,以及多小區(qū)協(xié)作場景。已有基于功率域的非正交多址接入（NOMA）系統(tǒng)通常采用完備CSI假設和固定NOMA設計,即固定功率分配和固定解碼順序。由于系統(tǒng)開銷的限制,通常難以獲得完備的CSI,因而將導致NOMA系統(tǒng)用戶遭受服務中斷,降低NOMA帶來的性能增益。本文研究了已知信道二階統(tǒng)計特性的單天線非正交... 

【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 正交與非正交多址接入技術
        1.1.1 正交多址接入技術
        1.1.2 非正交多址接入技術
        1.1.3 基于功率域的非正交多址接入（NOMA）系統(tǒng)
    1.2 NOMA系統(tǒng)中的功率分配及相關技術研究現(xiàn)狀
        1.2.1 單載波NOMA系統(tǒng)
        1.2.2 MC-NOMA系統(tǒng)
        1.2.3 MIMO-NOMA系統(tǒng)
        1.2.4 mmWave-NOMA系統(tǒng)
        1.2.5 NOMA與其它技術的結合
    1.3 本文的研究思路、主要貢獻及論文內(nèi)容組織
第2章 SISO-NOMA系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配及性能分析
    2.1 研究動機與研究思路
    2.2 SISO-NOMA系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配
        2.2.1 基于中斷概率的功率分配優(yōu)化
        2.2.2 基于發(fā)送功率的NOMA方案和OMA方案比較
        2.2.3 仿真結果和分析
    2.3 基于用戶公平性的SCMA系統(tǒng)的功率分配優(yōu)化
        2.3.1 多用戶SCMA系統(tǒng)模型
        2.3.2 多用戶SCMA系統(tǒng)的可達速率
        2.3.3 多用戶SCMA系統(tǒng)的功率分配設計
        2.3.4 仿真結果和分析
    2.4 本章小結
第3章 MIMO-NOMA系統(tǒng)的功率分配及波束成形設計
    3.1 研究動機與研究思路
    3.2 MIMO-NOMA系統(tǒng)模型
    3.3 基于系統(tǒng)效用最大化的功率分配及波束成形設計
        3.3.1 MIMO-NOMA系統(tǒng)效用函數(shù)優(yōu)化建模
        3.3.2 CDI模型下提出的下界近似算法
        3.3.3 信道估計不確定性模型下提出的近似方法
        3.3.4 基于兩種非完備CSI模型的算法分析
        3.3.5 基于效用函數(shù)最大化的仿真結果和分析
    3.4 基于功率最小化的功率分配及波束成形設計
        3.4.1 完備CSI下的功率分配及波束成形設計
        3.4.2 CDI模型下的功率分配及波束成形設計
        3.4.3 兩種基于功率最小化算法的設計和分析
        3.4.4 基于功率最小化的仿真結果與分析
    3.5 本章小節(jié)
第4章 mmWave-NOMA系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配及用戶調(diào)度
    4.1 研究動機與研究思路
    4.2 mmWave-NOMA系統(tǒng)模型
    4.3 mmWave-NOMA系統(tǒng)的優(yōu)化問題建模
    4.4 mmWave-NOMA系統(tǒng)的全局最優(yōu)解算法
        4.4.1 基于BB算法的mmWave-NOMA系統(tǒng)的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化
        4.4.2 基于mmWave-NOMA系統(tǒng)的BB算法的基本原理
        4.4.3 提出的最優(yōu)用戶調(diào)度和功率分配算法
    4.5 基于mmWave-NOMA系統(tǒng)的低復雜度優(yōu)化算法
        4.5.1 基于SCA的次優(yōu)功率分配算法
        4.5.2 基于多對一匹配的用戶調(diào)度算法
    4.6 仿真結果與分析
    4.7 本章小節(jié)
第5章 基于機器學習的mmWave-NOMA系統(tǒng)的用戶分簇和功率分配優(yōu)化
    5.1 研究動機與研究思路
    5.2 基于隨機空間分布的mmWave-NOMA系統(tǒng)模型
    5.3 優(yōu)化問題建模和基于匹配理論的用戶分簇算法
        5.3.1 mmWave-NOMA系統(tǒng)的優(yōu)化問題建模
        5.3.2 用于mmWave-NOMA系統(tǒng)的基于多對一匹配用戶分簇算法
    5.4 mmWave-NOMA系統(tǒng)中基于機器學習的用戶分簇
        5.4.1 mmWave-NOMA系統(tǒng)用戶分簇的基本原理
        5.4.2 mmWave-NOMA系統(tǒng)分簇測度函數(shù)模型
        5.4.3 mmWave-NOMA系統(tǒng)用戶簇的數(shù)目選擇
        5.4.4 mmWave-NOMA系統(tǒng)用戶分簇算法分析
        5.4.5 mmWave-NOMA系統(tǒng)在線用戶分簇算法
    5.5 基于用戶分簇的mmWave-NOMA系統(tǒng)功率分配算法
        5.5.1 簇間和簇內(nèi)功率分配的關系
        5.5.2 簇內(nèi)最優(yōu)功率分配方案
    5.6 仿真結果與分析
    5.7 本章小節(jié)
第6章 基于用戶體驗（QoE）的多小區(qū)NOMA系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配
    6.1 研究動機與研究思路
    6.2 多小區(qū)NOMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡模型
    6.3 多小區(qū)NOMA系統(tǒng)的用戶-基站關聯(lián)和子信道分配
        6.3.1 匹配理論的基本原理
        6.3.2 多小區(qū)NOMA系統(tǒng)的用戶-基站關聯(lián)算法
        6.3.3 多小區(qū)NOMA系統(tǒng)子信道分配算法
        6.3.4 基于多小區(qū)NOMA系統(tǒng)的三維匹配算法分析
    6.4 求解多小區(qū)NOMA系統(tǒng)的功率分配優(yōu)化問題
        6.4.1 多小區(qū)NOMA系統(tǒng)基于BB的最優(yōu)功率分配策略
        6.4.2 多小區(qū)NOMA系統(tǒng)低復雜度功率分配策略
    6.5 仿真結果和分析
    6.6 本章小節(jié)
結論與展望
致謝
參考文獻
第2章的相關證明
第3章的相關證明
第4章的相關證明
第5章的相關證明
第6章的相關證明
攻讀博士學位期間錄用、完成的論文
攻讀博士學位期間參與的科研項目
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符號和縮略詞



本文編號：3021633