5G中的多址接入方案選擇及其資源分配方法研究.pdf

1、在下一代無線通信(5G)中，在用戶體驗(yàn)速率、海量鏈接、時(shí)延和可靠性等方面對(duì)無線通信技術(shù)提出了更高要求，這就需要學(xué)術(shù)界和工業(yè)界探索出一系列新的關(guān)鍵技術(shù)以滿足相應(yīng)期望。在眾多關(guān)鍵技術(shù)探索中，設(shè)計(jì)全新的空口技術(shù)來滿足5G對(duì)海量鏈接等方面的要求尤為重要，而稀疏碼分多址接入(SCMA)技術(shù)就是典型代表。SCMA可以根據(jù)具體情況來設(shè)置接入系統(tǒng)的子載波數(shù)和碼本中非零元數(shù)的個(gè)數(shù)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的海量鏈接。然而，SCMA相比OFDMA（正交頻分多址接入）而言，

2、需要更加復(fù)雜的多用戶檢測(cè)算法。因此，本文首先對(duì)比研究SCMA和OFDMA技術(shù)，然后針對(duì)選擇SCMA的情況下，采用基于博弈論思想對(duì)其資源分配方法進(jìn)行深入研究，具體工作內(nèi)容如下:
　　1.首先針對(duì)SCMA技術(shù)和OFDMA技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，借助軟件定義空口理念建立一種多址接入技術(shù)選擇方案，該方案在SCMA技術(shù)和OFDMA技術(shù)之間構(gòu)造一個(gè)選擇機(jī)制，該選擇機(jī)制根據(jù)能效函數(shù)作為判定兩種多址接入技術(shù)的切換標(biāo)準(zhǔn)。其中，能效函數(shù)定義為系統(tǒng)和速率和系統(tǒng)消

3、耗功率的比值。能效函數(shù)越高，表征系統(tǒng)消耗的功率越少，系統(tǒng)的平均和速率越高。
　　2.在選用SCMA技術(shù)時(shí)，由于現(xiàn)有的碼本分配方案中碼本資源都是隨機(jī)分配的，并沒有考慮到用戶使用不同碼本在通信信道中會(huì)產(chǎn)生不同干擾噪聲。本文充分考慮碼本分配的差異性，在碼本資源和功率資源有限的前提下，提出一種基于博弈論的SCMA碼本和相應(yīng)功率分配方案。在所提的碼本分配方案中選取最小干擾噪聲和對(duì)應(yīng)的碼本分配給相應(yīng)用戶以提高系統(tǒng)和速率。根據(jù)仿真結(jié)果分析得到本

4、文所提的碼本分配方案相比隨機(jī)分配碼本方案可以獲得更好和速率性能，特別是在低信噪比情況下更加明顯。
　　3.針對(duì)本文所提的碼本分配方案，繼續(xù)對(duì)各用戶的功率分配方法進(jìn)行深入研究，提出對(duì)各用戶進(jìn)行基于博弈論的功率分配方案。在所提的功率分配方案中，首先建立相關(guān)系統(tǒng)模型求取相應(yīng)的納什均衡解，即本優(yōu)化方案的最優(yōu)解。然后重點(diǎn)比較了基于博弈論的碼本分配和相應(yīng)功率分配方案與常用的隨機(jī)碼本分配和功率平均分配方案下的系統(tǒng)和速率，仿真得出本文提出的碼本分