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，在用戶體驗速率、海量鏈接、時延和可靠性等方面對無線通信技術(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)計全新的空口技術(shù)來滿足5G對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)的個數(shù)以實現(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)雜的多用戶檢測算法。因此，本文首先對比研究SCMA和OFDMA技術(shù)，然后針對選擇SCMA的情況下，采用基于博弈論思想對其資源分配方法進行深入研究，具體工作內(nèi)容如下:
　　1.首先針對SCMA技術(shù)和OFDMA技術(shù)的優(yōu)缺點，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)造一個選擇機制，該選擇機制根據(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，由于現(xiàn)有的碼本分配方案中碼本資源都是隨機分配的，并沒有考慮到用戶使用不同碼本在通信信道中會產(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.針對本文所提的碼本分配方案，繼續(xù)對各用戶的功率分配方法進行深入研究，提出對各用戶進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