【摘 要】
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非正交多址接入技术允许多个用户同时共享一个频谱资源,显著提高了频谱效率,为下一代移动通信技术提供了技术支撑,成为了当下通信领域的研究热点。在非正交多址接入技术中,多个用户可以复用在同一个频段上,但是由于接收机的解码能力有限,不可能将所有的用户同时复用,所以会将全部用户分组,组内用户使用非正交多址接入技术,组间采用正交多址的方式以降低系统复杂度。因此非正交多址接入技术中,如何进行用户配对问题成为了研
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非正交多址接入技术允许多个用户同时共享一个频谱资源,显著提高了频谱效率,为下一代移动通信技术提供了技术支撑,成为了当下通信领域的研究热点。在非正交多址接入技术中,多个用户可以复用在同一个频段上,但是由于接收机的解码能力有限,不可能将所有的用户同时复用,所以会将全部用户分组,组内用户使用非正交多址接入技术,组间采用正交多址的方式以降低系统复杂度。因此非正交多址接入技术中,如何进行用户配对问题成为了研究的热点。目前的许多研究成果中,上行链路NOMA系统的用户配对成为研究的热点,但是还存在许多不足。首先是在两用户配对的研究上仍存在以下不足之处:用户在配对过程中总是希望与自身信道增益差距越大的配对,以提高整体性能。然而信道增益很大(邻近基站的用户)与信道增益很小的用户(一般是小区边缘用户)配对后,因为小用户信道增益过小,可能导致解码时无法解出,无法进行通信,从而导致与之配对的大用户也无法采用NOMA进行通信,转而使用OMA进行通信,影响了系统和速率的提升,损失了一定的通信速率。其次移动通信系统用户是动态的,在小区内有新增用户的情况下,现有算法一般是对于小区内原有用户和新增用户全部重新执行算法,来完成新的配对。这样就存在以下不足之处:(1)当小区内原有用户远大于新增用户时,将全部用户打散重新配对,配对过程的工作量大大增加;(2)原有用户的配对基于安全性等因素考虑,需要具有稳定性,全部重新配对对整体系统的安全性有不利因素。作者针对上述不足进行深入研究,提出新的解决方案。本文主要的工作和创新点如下:(1)针对实际通信过程中信道增益很大和信道增益很小的用户配对后,出现的因小用户信道增益过小无法采用NOMA通信的情况,提出一种基于双边匹配模型和用户偏好度的上行链路NOMA用户配对方案。本文根据用户信道增益采取预分组,避免了信道增益差距巨大的用户配对,同时避免信道增益差距微小的用户配对,以提高系统整体性能;考虑信道增益过小的用户在现实场景中无法进行NOMA通信,设置一个信道增益门限值作为能否通信的判决条件,预分组后采用信道增益差值和是否满足信道增益最小门限值作为偏好度计算的标准。最后利用双边匹配模型完成两两配对。仿真结果表明,相比于现有的传统NOMA配对方案和正交多址网络,本文所提方案有效地提高了系统的遍历和速率;在信道增益门限值发生变化时,本文所提方案依然优于其他方案。(2)为了有效的解决小区内有新增用户场景下的用户配对问题,在尽可能不中断老用户通信保障其服务质量的情况下,提出一种采用三用户配对的上行链路非正交多址接入新增用户配对方案。针对原有用户已经完成两两配对且网络存在新增用户的场景,首先对于新增用户,计算出其信道增益与小区原有的用户对内两用户信道增益差值的绝对值的和;再设置一个信道增益差值最小阈值作为约束条件,要求每个差值要大于信道增益最小阈值,以避免因为信道增益接近导致的三用户配对解码困难;然后求解出该新增用户信道增益、与小区原有的用户对内两用户信道增益差值绝对值的和的最大值,该最大值所对应的用户对即为该新增用户的目标用户对;最终对于小区内的每个新增用户,都会与原有的用户对中的目标用户对结合,形成三用户对,原有的用户对中剩余的用户对维持原状。仿真结果表明,该方案相比于传统方案,该方案的系统和速率得到显著提升。
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