协作通信技术论文提纲

论文题目：非正交多址接入协作通信技术研究

摘要：多址接入技术作为解决无线通信用户间信道连接问题的关键技术,也标志了移动无线通信的发展进程。从最早的第一代（1G）移动通信到目前广泛应用的第四代（4G）移动通信,分别是基于频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDMA）接入技术实现的。面向第五代（5G）移动通信的发展部署,传统的多址接入技术难以满足超高数据速率、低延迟、高可靠性和大规模连接等需求,新型多址接入技术的提出和研究也成为重点。协作通信技术作为对抗信道衰落的一种重要手段,能够有效地增加通信覆盖并提升用户性能。为了发挥协作通信技术的优势,新型多址接入技术与协作通信技术的结合研究成为了面向5G移动通信的一个研究热点。因此,论文针对新型多址接入技术与协作通信技术的结合——非正交多址接入协作通信技术展开了研究,研究内容主要包括:第一,研究了针对多中继场景下的单载波非正交多址接入（NOMA）协作系统。提出了基于系统中断概率性能最优的中继选择策略,该策略获得的分集度等于能中继数目;推导了该中继选择策略下的系统中断概率闭式表达式,并进行了仿真验证;基于该系统中断概率闭式表达式,对用户间功率分配因子进行了优化。第二,研究了针对蜂窝小区场景下的多载波分集NOMA协作系统。针对蜂窝小区边缘用户信道衰落大、信道状况差的特点,提出了基于全双工中继协作服务小区边缘用户的多载波分集NOMA协作方案,提高小区边缘用户可靠性;在发射端信道瞬时状态信息不可知（NCSIT）场景下,推导了采用选择合并方案的系统中断概率闭式表达式;在发射端信道瞬时状态信息可知（CSIT）场景下,提出了基于信道瞬时状态信息的串行干扰消除（SIC）解调顺序,使得下行NOMA系统中SIC解调不会额外引入中断,提升系统中断性能;讨论了采用最大比合并方案下的系统中断概率情况,相比选择合并方案能够有效提升中断性能。第三,研究了针对超密集中继和用户节点场景下的多载波复用NOMA协作系统。针对5G场景中超密集接入点和多用户场景,提出了以用户为中心的多载波复用NOMA协作方案,提升用户的吞吐量;构建了满足各用户目标需求的系统资源分配优化问题;提出了多中继与用户的动态分组匹配算法,以及基于凸函数差分规划的联合功率及载波分配的迭代算法,优化系统的资源分配从而提升系统吞吐量。论文工作为新型多址接入技术与协作通信技术的有效结合提供了理论及方法支撑,通过仿真验证了所提方案的有效性,具有理论和应用价值,可部署在5G移动通信场景中。

关键词：多址接入;协作通信;5G;NOMA

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

abstract

缩略语表

主要数学符号表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状及发展趋势

1.3 论文贡献及结构安排

第二章 非正交多址接入协作通信技术原理

2.1 非正交多址接入技术原理

2.1.1 PD-NOMA技术

2.1.2 SCMA技术

2.1.3 PDMA技术

2.2 协作通信技术原理

2.2.1 协作通信基本网络拓扑

2.2.2 中继转发模式

2.2.3 分集合并技术

2.3 下行多载波NOMA的统一形式

2.3.1 多载波分集NOMA传输

2.3.2 多载波复用NOMA传输

2.4 小结

第三章 下行单载波NOMA协作通信技术研究

3.1 研究现状与动机

3.2 两跳下行NOMA协作通信系统模型

3.3 基于中断概率的中继节点选择及功率分配方案

3.3.1 动态中继选择方案

3.3.2 中断概率闭式表达式求解

3.3.3 功率分配优化方案

3.3.4 性能仿真分析

3.4 小结

第四章 下行多载波NOMA协作通信技术研究

4.1 研究现状及动机

4.2 基于蜂窝小区的多载波分集NOMA协作通信

4.2.1 系统模型

4.2.2 在NCSIT场景下的中断概率表达式

4.2.3 基于CSIT场景的SIC解调顺序及中断分析

4.2.4 性能仿真分析

4.3 以用户为中心的多载波复用NOMA协作通信

4.3.1 系统模型

4.3.2 基于吞吐量的优化问题构建

4.3.3 基于吞吐量的资源分配算法

4.3.4 性能仿真分析

4.4 小结

第五章 总结与展望

5.1 论文贡献

5.2 下一步工作的建议

致谢

参考文献

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