联合中继选择与协作模式选择的频谱共享方法研究.pdf

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1、硕士学位论文联合中继选择与协作模式选择的频谱共享方法研究RESEARCHONJOINTSELECTIONOFRELAYANDCOOPERATIONMODEINSPECTRUMSHARINGFRAMEWORK邓啸哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文联合中继选择与协作模式选择的频谱共享方法研究硕士研究生：邓啸导师：吴宣利副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.5U.D.C:

2、621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONJOINTSELECTIONOFRELAYANDCOOPERATIVEMODEINSPECTRUMSHARINGFRAMEWORKCandidate：DengXiaoSupervisor：Asso.Prof.WuXuanliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalan

3、dInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着无线通信技术的发展以及人们对于无线资源依赖程度的提升，现有的频谱资源日益紧张。作为5G移动通信关键技术之一的频谱共享技术，能够有效提升频谱利用率。另一方面，多天线技术可以把多径衰落的缺点转化为优点，大大提高了接收信号的质量和数据传输速率，来满足5G超高的用户体验速率。本文将深入讨论频谱共享技术与MIMO技术的联合应用场景，在满足主用户中断概率限制条

4、件的前提下，利用不同的协作模式，既实现主用户与次级用户的频谱共享，又有效地提升次级用户的传输速率。本文首先介绍了5G移动通信系统中频谱共享技术的发展、愿景与分类，接着对协作频谱共享中的协作模式以及多用户MIMO等理论知识进行了阐述，并对不同的协作模式与不同多用户MIMO预编码方案进行了性能比较。然后，在假设已经完成中继选择的基础上，对只有一对主用户的发射机和接收机存在的场景，本文首先研究了联合优化时隙与频带因子的协作模式。在保证主用户的中断概率低于给定门限的前提下，所提算法能求得最优的时隙及频带分配因子，以最大化次级用户的传输速率。然后，基于同样的场景，考虑一个装备多根天线的次级用户发射

5、机作为中继的场景，利用多用户MIMO为主用户和次级用户接收机进行服务。在保证主用户的中断概率低于给定门限的前提下，以最大化次级用户传输速率为目标，进行多用户MIMO场景下的功率分配策略。与现有的功率分配算法相比，所提的频谱共享方案能够满足主用户的通信需求，并能提升次级用户系统的传输速率。并且随着发射天线数目的增加和次级用户数目的增加，次级用户系统的通信性能也得到了进一步的提升。最后，针对次级用户节点具有移动性的场景，本文研究了在协作频谱共享场景下的中继选择问题。在中继选择的过程中，各个次级用户装备不同数目的天线，采用不同的协作模式并有不同的移动速度和运动方向。在保证主用户的中断概率限制的

6、前提下，以中继激活时间与预测数据传输速率的乘积最大化为目标函数，提出了一种中继选择算法。仿真结果表明，对于拥有不同天线数目、服务次级用户接收机数目和不同移动速度的次级用户，该中继选择算法总能找到满足条件的中继节点，满足主用户的通信需求，并提升次级用户传输速率。随着备选中继节点数目的增加，次级用户系统的传输速率也得到了进一步的提升。关键词：协作频谱共享；多用户MIMO；功率分配；中继选择；中断概率-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththefastdevelopmentofwirelesscommunicationandthepromotionoftheextentp

7、eoplerelyingonthewirelessresources,agrowingshortageofthespectrumresourcesbecomeaseriousproblem.Asoneofthekeytechnologiesfor5Gwirelessmobilecommunicationnetwork,spectrumsharingcanraisetheutilizationrateofspectrumefficie