發(fā)布時間：2018-06-24 05:19

  本文選題：多用戶檢測 + 非線性多用戶檢測　； 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：無線通信系統(tǒng)的高帶寬和多用戶是下一代無線通信技術(shù)的發(fā)展要求,但隨著帶寬的提高和用戶的增加,無線信道固有的資源有限和信道衰落勢必會導(dǎo)致用戶之間干擾的加劇,限制了無線通信系統(tǒng)的容量,解決此問題的有效途徑是多用戶檢測技術(shù)。近年來,多用戶檢測技術(shù)的研究側(cè)重于其非線性實現(xiàn)方法,包括串行干擾消除、并行干擾消除和迫零判決反饋。其中串行干擾消除由于算法復(fù)雜度低、易于實現(xiàn)成為研究的重點。該算法使用迭代方式解出接收的多路混合信號,每一次迭代過程中,在含有多路信號和噪聲的混合信號里減去解出的最強一路信號,然后從余下的信號中再選擇次強的信號進(jìn)行循環(huán)檢測,直到信噪比小于等于給定閾值,檢測過程結(jié)束。該方法在頻譜資源受限的條件下可有效增大無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和用戶容量,而串行干擾消除實現(xiàn)的前提是各移動端到達(dá)基站的信號強度滿足適當(dāng)?shù)谋戎捣秶?這就需要對各移動端的發(fā)射功率進(jìn)行控制。本文針對多移動端單基站CDMA系統(tǒng)的上行傳輸,以各路信號在基站的信噪比最優(yōu)為目標(biāo),提出了串行干擾消除基于迭代、基于模糊邏輯和基于博弈論的三種功率控制方法。仿真數(shù)據(jù)表明,本文提出的功率控制方法可有效提高無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和用戶容量。本文的主要工作如下：(1)建立了基于信噪比的功率控制模型,為后續(xù)研究串行干擾消除的功率控制方法奠定基礎(chǔ)�？紤]了循環(huán)檢測過程中信號不完全消除的情況,引入了不完全消除參數(shù),研究了該參數(shù)在功率控制模型下與總發(fā)射功率減少量的關(guān)系,并分析了功率控制誤差對信號解碼的影響,定義了功率控制誤差容限。仿真結(jié)果表明各移動端在基站的信號強度按照解碼所需形成最佳梯度后,不完全消除參數(shù)取最小值與取最大值相比,可大大減少總發(fā)射功率。(2)提出了串行干擾消除基于迭代的功率控制方法�？紤]了信號消除不完全的情況,建立了迭代功率控制數(shù)學(xué)表達(dá)式,證明了迭代控制可行解的存在,分析了迭代功率控制方法的收斂性與不完全消除參數(shù)的關(guān)系,研究了變步長迭代功率控制對收斂性的影響,并與已有的三種經(jīng)典功率控制方法進(jìn)行對比。靜態(tài)信道下的仿真結(jié)果表明該功率控制方法可有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。(3)提出了串行干擾消除基于模糊邏輯的功率控制方法。推導(dǎo)了移動端節(jié)點發(fā)射功率選擇范圍,設(shè)計了模糊邏輯功率控制的輸入?yún)��?shù),分析了該方法的時間復(fù)雜度,提出了實現(xiàn)該功率控制方法的算法流程,并將該方法與已有的三種經(jīng)典功率控制方法進(jìn)行仿真比較,結(jié)果表明該方法計算復(fù)雜度小,具有較好性能,可有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。(4)提出了串行干擾消除基于博弈論的功率控制方法。建立了移動端發(fā)射功率的數(shù)學(xué)表達(dá)式,建立了串行干擾消除功率控制的非合作博弈效用函數(shù),證明了納什均衡的存在,給出了博弈論功率控制算法流程,并與已有的三種經(jīng)典功率控制方法進(jìn)行對比。仿真結(jié)果表明該方法可大幅度提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。(5)對所提出的三種功率控制方法的分析和比較。本文對所提出串行干擾消除的三種功率控制方法不僅與已有的經(jīng)典功率控制方法進(jìn)行比較,體現(xiàn)本文的研究價值,而且也在它們之間進(jìn)行了比較。根據(jù)三種功率控制方法的計算復(fù)雜度、實現(xiàn)難度和功率控制效果的不同,可分別適用于不同的應(yīng)用環(huán)境。
[Abstract]:The high bandwidth and multiuser of the wireless communication system are the development requirements of the next generation wireless communication technology. However, with the increase of bandwidth and the increase of users, the inherent resources of the wireless channel and the fading of the channel will lead to the aggravation of the interference among the users, and the capacity of the wireless communication system is limited. The effective way to solve this problem is to use multipurpose. In recent years, the research of multi user detection technology has focused on its nonlinear implementation, including serial interference cancellation, parallel interference cancellation and zero forcing feedback. The serial interference cancellation is easy to be realized because of the low complexity of the algorithm. The algorithm uses iterative method to solve the received multichannel mixed signal. In each iteration, the strongest signal of the solution is subtracted in a mixed signal containing multiple signals and noise, and then the secondary strong signal is selected from the remaining signal for cyclic detection until the signal to noise ratio is less than equal to a given threshold and the detection process ends. This method can effectively increase the radio frequency under the condition of limited spectrum resources. The network throughput and the user capacity of the communication system, and the realization of the serial interference cancellation is that the signal intensity of each mobile terminal reaches the base station to meet the appropriate ratio range. This requires the control of the transmission power of each mobile terminal. In this paper, the uplink transmission of the single base station CDMA system in the multi mobile terminal is carried out, and the signal to noise in the base station is used. Compared with the optimal target, serial interference cancellation based on three power control methods based on iterative, fuzzy logic and game theory is proposed. The simulation data shows that the proposed power control method can effectively improve the network throughput and user capacity of the wireless communication system. The main work of this paper is as follows: (1) based on the signal-to-noise ratio (SNR) The power control model lays the foundation for the subsequent study of the power control method of eliminating the serial interference. Considering the incomplete elimination of the signal during the cycle detection, the incomplete elimination parameters are introduced, and the relationship between the parameter and the total emission power reduction is studied under the power control model, and the power control error to the signal is analyzed. The influence of decoding, the power control error tolerance is defined. The simulation results show that after the best gradient of the signal intensity of the base station is formed according to the decoding, the total transmission power can be reduced greatly compared with the maximum value. (2) a series line interference elimination based power control method based on iteration is proposed. Considering the incomplete cancellation of the signal, the mathematical expression of iterative power control is established. The existence of the feasible solution of iterative control is proved. The relationship between the convergence of the iterative power control method and the incomplete elimination of the parameters is analyzed. The influence of the variable step length iterative power control on the convergence is studied, and three classical power controllers are used. The simulation results in the static channel show that the power control method can effectively improve the network throughput. (3) the power control method based on the fuzzy logic based on the serial interference elimination is proposed. The range of the transmission power selection of the mobile terminal nodes is derived, the input parameters of the fuzzy logic work rate control are designed, and the time of the method is analyzed. The algorithm flow of the power control method is proposed, and the method is compared with the three classical power control methods. The results show that the method has small complexity, good performance and can effectively improve the network throughput. (4) the power control method based on game theory is proposed. The mathematical expression of the transmitting power of the mobile terminal is established. The non cooperative game utility function of the serial interference elimination power control is established. The existence of Nash equilibrium is proved. The game theory power control algorithm flow is given and compared with the existing three classical power control methods. The simulation results show that this method can greatly improve the network. Throughput. (5) analysis and comparison of the three power control methods proposed in this paper. In this paper, the three power control methods of the proposed serial interference cancellation are compared with the existing classical power control methods, reflecting the research value of this paper, and comparing them. The calculation of the three power control methods is complex. The complexity, difficulty of implementation and power control effect can be applied to different application environments, respectively.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92

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本文編號：2060202