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《5G非正交多址接入技術 理論 算法與實現 》從理論研究、標準化、實際實現角度出發，詳細介紹了NOMA/協作NOMA的基本理論及影響其性能的硬件損傷問題。主要圍繞硬件損傷協作通信中繼選擇方案及性能、無人機NOMA傳輸性能、非完美CSI協作NOMA及基於能量收集協作NOMA系統衰落性能進行研究，詳細分析了影響NOMA系統性能的硬件損傷因素，為NOMA系統設計及標準化提供理論指導。為便於研究，本書提供了衰落信道生成MATLAB代碼。
目次
前言1
第一章 引言2
1.1 研究背景2
1.1.1多址接入技術2
1.1.2 5G技術3
1.2 研究現狀4
1.2.1 5G國內外研究現狀4
1.2.2 非正交多址接入技術研究現狀及分析6
1.3 技術優勢7
1.4 面臨挑戰11
參考文獻12
第二章 基本原理14
2.1 NOMA14
2.1.1 NOMA分類14
2.1.2 NOMA分簇19
2.1.3 NOMA功率分配22
2.2 協作通信23
2.2.1 協作協議23
2.2.2 中繼選擇24
2.3 信息與能量協同傳輸26
2.3.1 無線能量傳輸26
2.3.2 信息與能量協同傳輸26
2.4 無人機通信27
2.5 硬件損傷28
2.5.1 振盪器相位噪聲28
2.5.2 I/Q非平衡30
2.5.3 非線性功率放大器31
2.5 系統性能指標32
2.5.1 平均信息噪比32
2.5.2 信道容量33
2.5.3 中斷概率34
2.5.4 衰落量34
2.5.5 平均中斷週期35
2.5.6 平均誤符號率35
2.5.7 吞吐量37
參考文獻37
第三章 衰落信道39
3.1衰落信道簡介39
3.1.1快衰落信道和慢衰落信道40
3.1.2 頻率平坦衰落和頻率選擇性衰落40
3.2 常用衰落信道41
3.2.1 Rayleigh衰落信道41
3.2.2 Rician衰落信道41
3.2.3 Hoyt衰落信道42
3.3 廣義衰落信道42
3.3.1 Nakagami-m衰落信道42
3.3.2 α-μ衰落信道43
3.3.3 η-μ衰落信道44
3.3.4 κ-μ衰落信道46
3.3.5 κ-μ陰影衰落信道47
3.4 信道係數的Matlab實現49
3.4.1 Rayleigh衰落信道49
3.4.2 Rician衰落信道49
3.4.3Hoyt衰落信道50
3.4.4Nakagami-m衰落信道50
參考文獻51
第四章 硬件損傷和非完美CSI對多中繼網絡的性能53
4.1研究背景53
4.1.1研究現狀53
4.1.2研究動機及相關工作54
4.1.3主要貢獻55
4.2系統模型56
4.3中斷概率分析59
4.3.1隨機中繼選擇方案59
4.3.2最優中繼選擇方案63
4.3.3部分中繼選擇67
4.4遍歷容量分析70
4.4.1隨機中繼選擇方案71
4.4.2最優中繼選擇方案74
4.4.3部分中繼選擇方案76
4.5仿真分析79
4.5.1中斷概率79
4.5.2遍歷容量84
4.6本章小結85
參考文獻85
第五章 理想硬件無人機NOMA協作通信性能87
5.1 研究背景87
5.2 無人機協作系統模型88
5.3 系統性能91
5.3.1 上行NOMA鏈路中斷性能分析92
5.3.2 下行NOMA鏈路中斷性能分析96
5.3.3 系統中斷性能分析98
5.4 仿真分析100
5.8 本章小結102
參考文獻102
第六章 理想硬件單小區下行兩用戶簇NOMA的功率分配方法104
6.1 研究背景104
6.2 兩用戶簇NOMA的系統模型105
6.3 最大化總速率的功率分配方案106
6.3.1 最大化總速率的功率分配優化問題106
6.3.2 最低功率的推導107
6.3.3 最大化總速率的功率的推導108
6.3.4 仿真結果111
6.4 最大公平的功率分配方案113
6.4.1 最大公平的功率分配優化問題113
6.4.2 優化問題的求解114
6.4.3 仿真結果119
6.5 公平地提高用戶速率的功率分配方案121
6.5.1 公平地提高用戶速率的功率分配優化問題122
6.5.2 單簇功率分配122
6.5.3 多簇功率分配123
6.5.4 仿真結果124
6.6 最大化能量效率的功率分配方案128
6.6.1 最大化能量效率的功率分配優化問題128
6.6.2 優化問題的次優求解方法129
6.6.3 仿真結果132
6.7 速率與能量效率折中的功率分配方案134
6.7.1 折中的功率分配優化問題134
6.7.2 單簇內折中的功率分配135
6.7.3 多簇內折中的功率分配141
6.7.4 仿真結果142
6.8 本章小結145
參考文獻145
第七章 理想硬件單小區下行多用戶簇NOMA的功率分配方法147
7.1 研究背景147
7.2 多用戶簇NOMA的系統模型148
7.3最大公平的功率分配151
7.3.1 最大公平的功率分配優化問題151
7.3.2 單簇內最大公平的功率分配151
7.3.3 多簇內最大公平的功率分配153
7.3.4 仿真結果153
7.4無速率約束的最大速率的功率分配155
7.4.1 無速率約束的功率分配優化問題155
7.4.2 無速率約束時單簇內功率分配156
7.4.3 無速率約束時多簇內功率分配158
7.4.4 仿真結果159
7.5速率約束下最大速率的功率分配161
7.5.1 速率約束下的最低功率161
7.5.2 速率約束的功率分配163
7.5.3 仿真結果165
7.6最大化能量效率的功率分配167
7.6.1 最大化能量效率的優化問題167
7.6.2 次優的功率分配168
7.6.3 仿真結果171
7.7最大化折中的功率分配172
7.7.1 折中的功率分配優化問題172
7.7.2 多用戶多簇折中的功率分配174
7.7.3 仿真結果176
7.8本章小結178
參考文獻178
第八章 理想硬件單小區上行NOMA的功率分配方法180
8.1 研究背景180
8.2 上行NOMA系統模型181
8.3 最大化權重和速率的功率分配方案182
8.3.1 最大化權重和速率的優化問題182
8.3.2 優化問題的求解184
8.3.3 仿真結果186
8.4 最大化能量效率的功率分配189
8.4.1 最大化能量效率的優化問題189
8.3.2 最大化能量效率的功率分配190
8.3.3 仿真結果193
8.5 本章小結194
參考文獻194
第九章 硬件損傷NOMA傳輸技術及性能196
9.1 研究背景196
9.2 系統模型197
9.3 性能分析199
9.3.1 中斷概率199
9.3.2 漸進分析202
9.3.3 信道容量204
9.4 仿真結果209
9.5 本章小結213
參考文獻214
第十章 非理
第一章 引言2
1.1 研究背景2
1.1.1多址接入技術2
1.1.2 5G技術3
1.2 研究現狀4
1.2.1 5G國內外研究現狀4
1.2.2 非正交多址接入技術研究現狀及分析6
1.3 技術優勢7
1.4 面臨挑戰11
參考文獻12
第二章 基本原理14
2.1 NOMA14
2.1.1 NOMA分類14
2.1.2 NOMA分簇19
2.1.3 NOMA功率分配22
2.2 協作通信23
2.2.1 協作協議23
2.2.2 中繼選擇24
2.3 信息與能量協同傳輸26
2.3.1 無線能量傳輸26
2.3.2 信息與能量協同傳輸26
2.4 無人機通信27
2.5 硬件損傷28
2.5.1 振盪器相位噪聲28
2.5.2 I/Q非平衡30
2.5.3 非線性功率放大器31
2.5 系統性能指標32
2.5.1 平均信息噪比32
2.5.2 信道容量33
2.5.3 中斷概率34
2.5.4 衰落量34
2.5.5 平均中斷週期35
2.5.6 平均誤符號率35
2.5.7 吞吐量37
參考文獻37
第三章 衰落信道39
3.1衰落信道簡介39
3.1.1快衰落信道和慢衰落信道40
3.1.2 頻率平坦衰落和頻率選擇性衰落40
3.2 常用衰落信道41
3.2.1 Rayleigh衰落信道41
3.2.2 Rician衰落信道41
3.2.3 Hoyt衰落信道42
3.3 廣義衰落信道42
3.3.1 Nakagami-m衰落信道42
3.3.2 α-μ衰落信道43
3.3.3 η-μ衰落信道44
3.3.4 κ-μ衰落信道46
3.3.5 κ-μ陰影衰落信道47
3.4 信道係數的Matlab實現49
3.4.1 Rayleigh衰落信道49
3.4.2 Rician衰落信道49
3.4.3Hoyt衰落信道50
3.4.4Nakagami-m衰落信道50
參考文獻51
第四章 硬件損傷和非完美CSI對多中繼網絡的性能53
4.1研究背景53
4.1.1研究現狀53
4.1.2研究動機及相關工作54
4.1.3主要貢獻55
4.2系統模型56
4.3中斷概率分析59
4.3.1隨機中繼選擇方案59
4.3.2最優中繼選擇方案63
4.3.3部分中繼選擇67
4.4遍歷容量分析70
4.4.1隨機中繼選擇方案71
4.4.2最優中繼選擇方案74
4.4.3部分中繼選擇方案76
4.5仿真分析79
4.5.1中斷概率79
4.5.2遍歷容量84
4.6本章小結85
參考文獻85
第五章 理想硬件無人機NOMA協作通信性能87
5.1 研究背景87
5.2 無人機協作系統模型88
5.3 系統性能91
5.3.1 上行NOMA鏈路中斷性能分析92
5.3.2 下行NOMA鏈路中斷性能分析96
5.3.3 系統中斷性能分析98
5.4 仿真分析100
5.8 本章小結102
參考文獻102
第六章 理想硬件單小區下行兩用戶簇NOMA的功率分配方法104
6.1 研究背景104
6.2 兩用戶簇NOMA的系統模型105
6.3 最大化總速率的功率分配方案106
6.3.1 最大化總速率的功率分配優化問題106
6.3.2 最低功率的推導107
6.3.3 最大化總速率的功率的推導108
6.3.4 仿真結果111
6.4 最大公平的功率分配方案113
6.4.1 最大公平的功率分配優化問題113
6.4.2 優化問題的求解114
6.4.3 仿真結果119
6.5 公平地提高用戶速率的功率分配方案121
6.5.1 公平地提高用戶速率的功率分配優化問題122
6.5.2 單簇功率分配122
6.5.3 多簇功率分配123
6.5.4 仿真結果124
6.6 最大化能量效率的功率分配方案128
6.6.1 最大化能量效率的功率分配優化問題128
6.6.2 優化問題的次優求解方法129
6.6.3 仿真結果132
6.7 速率與能量效率折中的功率分配方案134
6.7.1 折中的功率分配優化問題134
6.7.2 單簇內折中的功率分配135
6.7.3 多簇內折中的功率分配141
6.7.4 仿真結果142
6.8 本章小結145
參考文獻145
第七章 理想硬件單小區下行多用戶簇NOMA的功率分配方法147
7.1 研究背景147
7.2 多用戶簇NOMA的系統模型148
7.3最大公平的功率分配151
7.3.1 最大公平的功率分配優化問題151
7.3.2 單簇內最大公平的功率分配151
7.3.3 多簇內最大公平的功率分配153
7.3.4 仿真結果153
7.4無速率約束的最大速率的功率分配155
7.4.1 無速率約束的功率分配優化問題155
7.4.2 無速率約束時單簇內功率分配156
7.4.3 無速率約束時多簇內功率分配158
7.4.4 仿真結果159
7.5速率約束下最大速率的功率分配161
7.5.1 速率約束下的最低功率161
7.5.2 速率約束的功率分配163
7.5.3 仿真結果165
7.6最大化能量效率的功率分配167
7.6.1 最大化能量效率的優化問題167
7.6.2 次優的功率分配168
7.6.3 仿真結果171
7.7最大化折中的功率分配172
7.7.1 折中的功率分配優化問題172
7.7.2 多用戶多簇折中的功率分配174
7.7.3 仿真結果176
7.8本章小結178
參考文獻178
第八章 理想硬件單小區上行NOMA的功率分配方法180
8.1 研究背景180
8.2 上行NOMA系統模型181
8.3 最大化權重和速率的功率分配方案182
8.3.1 最大化權重和速率的優化問題182
8.3.2 優化問題的求解184
8.3.3 仿真結果186
8.4 最大化能量效率的功率分配189
8.4.1 最大化能量效率的優化問題189
8.3.2 最大化能量效率的功率分配190
8.3.3 仿真結果193
8.5 本章小結194
參考文獻194
第九章 硬件損傷NOMA傳輸技術及性能196
9.1 研究背景196
9.2 系統模型197
9.3 性能分析199
9.3.1 中斷概率199
9.3.2 漸進分析202
9.3.3 信道容量204
9.4 仿真結果209
9.5 本章小結213
參考文獻214
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