论文部分内容阅读
随着无线通信技术的发展,1G-4G多种多址接入技术的不断出现,为社会带来了巨大便利。5G时代的到来,新型多址技术也应时而生。其中,非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术由于能实现更多用户连接数、更高频谱效率而备受瞩目。研究表明,协作通信技术结合NOMA技术可有效提高频谱效率和能量效率,从而实现绿色通信。传统的协作NOMA系统研究通常在理想硬件条件下进行,而实际通信系统节点遭受不同程度硬件损伤(Hardware Impairments,HI),降低系统性能。因此,本文在硬件损伤条件下,通过高效的资源分配算法研究协作NOMA系统的能量效率。首先,研究下行单载波协作NOMA系统的能量效率,充分考虑源节点、中继节点以及用户节点处的硬件损伤,在基站和中继发射功率以及用户处的最小速率约束下,建立系统能效优化模型,通过分式规划将优化问题进行等价替换,并基于拉格朗日对偶及Dinkelbach方法,提出内外两层迭代优化算法,用于求解最大化系统能效。仿真结果表明,硬件损伤会降低系统能效,且所提算法相比传统正交多址接入技术(Orthogonal Multiple Access,OMA)具有更高的能效。此外,对于下行多载波协作NOMA系统,考虑收发器存在硬件损伤情况下,研究系统中的能效优化问题。由于该能效优化问题属于非线性混合规划问题,因此,首先将优化问题解耦为用户-子载波匹配和功率分配两个子问题。然后,提出一种用户-子载波双向匹配算法解决匹配问题。在完成用户-子载波匹配之后,利用变量替代和分式规划优化功率分配问题,提出一种二次变换功率分配算法(Quadratic Transform Power Allocation algorithm,QTPA),通过多次迭代实现能效最大化。最后,仿真表明,所提功率分配算法较分式发射功率分配(Fractional Transmit Power Allocation,FTPA)算法、等功率分配(Equal Power Allocation,EPA)和传统OMA方案能实现更高的能效。