微蜂窝网络中的系统速率和分组干扰研究

摘要

微蜂窝相比于宏蜂窝有着发射功率小、体积小的特点。第五代移动通信(The5th Generation，5G)在系统速率和用户容量方面尤其是多址接入方式有更高的要求。非正交多址接入技术由于其技术特性可以实现传统资源上承载更多用户数据而备受关注，稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access，SCMA)方式就是其中之一。SCMA通过使用稀疏码本可以实现系统不同的过载，而且可以通过配置参数产生不同码本资源，满足系统用户容量需求。因此，鉴于SCMA的技术特点，本文主要针对基于SCMA的微蜂窝系统下行链路进行了资源分配研究。
　　首先，为了满足微蜂窝网络中下行用户的公平性，本文研究了基于比例公平的SCMA微蜂窝系统下行链路的资源分配。由于SCMA码本与时频域之间有着密切的关系，所以当下行用户使用不同码本或同一码本分配给不同用户时，将获得不同的系统性能，而目前的研究中都是使用随机分配码本策略，基于此，本文给出了一种基于最低比例速率改进算法的码本分配方案，对功率分配进行了研究，借鉴经典的注水功率分配算法，进一步优化系统速率和。实验结果表明，本文所提系统模型下的系统速率和，较OFDMA下的系统速率和，在用户保持相对公平的情况下，速率和有了一定的提高。
　　其次，针对微蜂窝网络中速率最大化问题，本文基于SCMA系统下行链路模型，研究了以系统速率和最大化为目标，进行码本和功率的资源分配。由于SCMA码本与子载波之间的关系，本文给出了一种基于用户信道状态信息(Channel State Information，CSI)的SCMA码本分配算法，功率分配采用平均分配方案来最大化系统速率和。为了与SCMA系统进行比较，本文对同等子载波条件下，对OFDMA系统下的系统速率和进行了仿真。结果表明，本文采用的系统模型下的基于用户CSI的SCMA码本分配算法，可以有效的提高系统性能。
　　然后，针对多个微蜂窝网络中用户之间的干扰问题，本文研究了基于小区间的分组干扰管理。研究了在时分复用网络中，通过关闭微蜂窝基站的一些子帧，来减少相邻微蜂窝基站之间的干扰，给出了三种不同的分组方案。通过系统仿真得出了三种分组方案的对比图，并分析了各个方案的性能和特点。
　　最后，本文对全文进行了总结，分析了本文所研究内容以及所提出的算法和系统模型的优势及缺点，并指出了动态资源分配通信技术进一步研究方向。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 选题背景与意义

1．3 研究现状

1．4 本文研究内容及章节安排

第二章 OFDMA系统的无线资源分配与SCMA码本设计

2．1 引言

2．2 OFDMA系统的无线资源分配

2．2．1 OFDMA系统资源分配两种准则简介

2．2．2 OFDMA系统模型

2．2．3 OFDMA系统中基于比例公平的算法简介

2．2．4 仿真与分析

2．3 SCMA的码本设计

2．3．1 SCMA技术原理简介

2．3．2 SCMA码本设计介绍

2．4 本章小结

第三章 微蜂窝网络中基于比例公平的SCMA系统速率的研究

3．1 引言

3．2 基于比例公平的SCMA系统速率研究

3．2．1 SCMA系统模型

3．2．2 SCMA系统资源的码本分配

3．2．3 SCMA系统资源的功率分配

3．3 仿真结果与分析

3．4 本章小结

第四章 微蜂窝网络中基于速率最大化的SCMA系统优化

4．1 引言

4．2 SCMA下行链路系统模型

4．3 SCMA系统优化问题

4．4 基于用户CSI的SCMA码本分配算法

4．5 仿真结果与分析

4．6 本章小结

第五章 微蜂窝网络中基于小区间的分组干扰管理

5．1 引言

5．2 系统模型与研究问题

5．2．1 系统模型

5．2．2 蜂窝用户之间的干扰问题

5．3 微蜂窝用户分组方案

5．4 仿真分析

5．4．1 仿真参数设定

5．4．2 仿真结果

5．5 本章小结

6．1 总结

6．2 研究展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间取得的研究成果

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