【摘 要】
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随着移动通信的飞速发展,频谱资源越来越稀缺,非正交多址接入(Nonorthogonal Multiple Access,NOMA)因其优良的频谱利用效率,成为未来无线网络有力的候选者。在本文中,我们调
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随着移动通信的飞速发展,频谱资源越来越稀缺,非正交多址接入(Nonorthogonal Multiple Access,NOMA)因其优良的频谱利用效率,成为未来无线网络有力的候选者。在本文中,我们调研了多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术和NOMA技术,以及两者的结合MIMO-NOMA,并针对MIMO-NOMA系统中簇内用户干扰无法直接消除的问题,提出了一种基于复值功率分配系数的MIMO-NOMA下行链路方案。本文并利用宽线性处理(Widely Linear Processing,WLP)消除/抑制簇内簇间干扰以进一步提高系统性能。在本文中,我们给出了WL-MIMO-NOMA系统模型,同时进行了参数优化、系统中断性能分析和容量分析等工作。本文主要工作和创新如下:第一,不同于传统的实值功率分配系数,我们在MIMO-NOMA系统中引入复值功率分配系数使用户信号在相位上错开,并且通过宽线性处理拓展观测数据维度来扩展“观测空间”。对复功率分配系数相位进行了优化,得出了最佳功率相位分配策略,并且验证了在用户配对情况下,宽线性处理可以跳过串行干扰消除步骤,直接消除簇内干扰,大大降低系统复杂度。第二,本文首先考虑WL-MIMO-NOMA用户配对的系统模型,并且给出了中断性能分析和系统容量分析,推导出了每个用户经历的中断概率闭式表达式以及容量数值表达式。在此基础上,本文将两用户配对模型扩展到K用户簇的一般情况。第三,本文首先考虑实值信号传输的WL-MIMO-NOMA,迫零检测可以消除至少一半的簇内干扰,尤其是用户配对情况下,可以完全消除簇内干扰。最后,将所提出的WL-MIMO-NOMA模型扩展到一般的混合情况,即信道较差的用户使用实信号,而信道较优的用户则采用复圆形信号,这在自适应调制中非常普遍。本文进行了大量的仿真工作,仿真结果表明,数值计算结果与分析结果吻合良好,并且WL-MIMO-NOMA在实信号和混合信号情况下均优于传统的MIMO-NOMA。
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