异构网络下多用户非正交多址接入方法研究

第五代移动通信系统(fifth generation,5G)中,异构网络是其基本组网形态,通过在宏小区上部署低功率微小区能够显著提升系统频谱效率和能量效率。波束成形以及扩张覆盖将成为微小区网络服务用户的主要方式。非正交多址接入技术(non-orthogonal multiple access,NOMA)由于能够在单位频谱资源上显著提升网络容量和频谱利用率的优势,已经成为5G的核心备选技术之一。因此,将NOMA技术应用于扩张覆盖的微小区网络,构建波束成形策略及用户调度算法十分必要。NOMA的主用户位于微小区原覆盖区域,从用户位于小区扩张区域,以速率最大化为目标调度用户。基站在相同的空时频资源下,以功率非正交的方式增加服务用户数。仿真结果验证,所提出的方法能有效应用于微小区网络,显著优于传统正交多址方式,在高信噪比条件下能够达到2倍速率提升,并能够保障小区用户性能的同时,提升边缘用户吞吐量。     

NOMA系统中最大化能量效率的功率分配

已有的上行非正交多址接入(NOMA)系统中最大化能量效率的功率分配方案的计算量有待降低,针对此问题,该文提出了上行NOMA系统中低复杂度的最大化系统能量效率的功率分配方案.首先,根据用户的最低速率需求计算每个用户所需的最低功率,以单个用户的最大发送功率和用户的最低速率需求作为约束条件,建立最大化能量效率的功率分配优化问...     

基于人工噪声和NOMA安全传输策略分析研究

物理层安全技术利用无线信道特征来实现信息的安全通信,有效克服了传统安全技术依赖于窃听者有限计算能力的缺陷。此外,由于非正交多址接入技术（NOMA）满足多用户同时接入,大大提高了频谱效率而备受关注。针对下行多输入单输出（MISO）系统的安全和速率（SSR）最大化问题,提出了一种基于人工噪声（AN）的NOMA波束成形方案;构建了满足用户最小安全中断概率的约束条件下的SSR最大化问题,并确定最优传输参数闭合表达式。最后,通过数值结果验证了所提方案优于传统的基于AN的正交多址方案和没有AN的NOMA方案。     

多用户最佳中继NOMA系统性能研究

针对多用户多中继非正交多址（NOMA）接入系统,提出了基于全双工解码转发的多用户最佳中继NOMA系统.基于最大最小准则,提出了可使目的用户获得信息速率最大化的最佳中继选择方案;分析了目的用户中断概率,推导了其闭合表达式.仿真结果表明,若不考虑优化的用户排序,所提最佳中继选择方案的优势与用户个数和中继转发功率有关;若考虑优化的用户排序,采用所提最佳中继选择方案始终可以实现最佳的目的用户性能.     

认知NOMA系统中基于IRS的V2V网络物理层安全性能研究

认知非正交多址接入(NOMA, Non-Orthogonal Multiple Access)和智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)由于其高频谱效率和低功耗而被认为是车联网两种有前景的技术。本文考虑恶意窃听者存在时基于认知NOMA的IRS辅助的车—车(Vehicle to Vehicle, V2V)网络,在不考虑信道估计误差的情况下,从安全性和可靠性两个角度研究了认知NOMA系统中基于IRS的V2V网络物理层安全性能,推导了双瑞利衰落信道下的中断概率和截获概率解析表达式,最后通过蒙特卡洛仿真进行了验证。结果表明,通过对源车辆发射功率、车辆间距离、IRS反射单元数量、目标速率以及功率分配系数等参数进行优化,能够进一步提升V2V网络的物理层安全性能。     

基于无线供电的非正交多址接入网络的鲁棒资源分配研究

无线能量传输是解决无线网络中节点设备能量短缺问题的新技术,非正交多址接入是缓解无线网络频谱紧缺难题和满足大规模节点接入需求的新型多址接入技术. 将两者相结合不仅可以缓解节点设备电池能量不足、需要频繁更换电池的问题,还可以提高系统的频谱效率,满足大规模节点接入的需求. 本文考虑基于无线供电的非正交多址接入网络,其中包含一个多天线的能量基站、多个单天线用户和一个单天线信息接收机. 在该网络中,下行链路和上行链路分别表示从能量基站到用户和从用户到信息接收机的物理信道. 在下行链路中,能量基站通过无线能量传输给多个用户提供可靠的能量;在上行链路中,用户使用收集到的能量并基于非正交多址接入技术发送信息给信息接收机. 在系统的下行链路信道状态信息不完美的实际情况下,设计鲁棒资源分配策略,联合设计能量基站的波束赋形向量、用户的发射功率和上下行链路间的时间分配,最大化系统的吞吐量. 仿真结果表明,所提鲁棒设计算法的吞吐量性能明显优于不具有鲁棒性的资源分配算法.     

下行协作NOMA系统中断概率分析与优化

研究了一个下行协作无线数据传输系统, 其中基站采用非正交多址接入(NOMA)技术在一个频段上同时为一个近用户和一个远用户提供无线数据传输服务。由于严重的物理阻挡和阴影效应,基站与远用户之间没有直接通信链路。为了实现基站向远用户的无线数据传输,近用户采用无线携能通信技术,为远用户充当协作中继。 与现有的大多数研究不同,考虑了实际场景中能量采集电路的非线性特点,采用一个非线性能量采集模型并分析整个系统的中断性能。具体地,首先推导了上述系统的中断概率的积分形式,为了刻画系统相关参数设计对中断性能的影响,进一步采用近似技术获得系统中断概率闭式解并分析了系统参数的最优设计。最后,仿真结果验证了理论分析与优化设计的正确性。     

无线携能传输协同中继非正交多址接入系统的速率优化设计

研究了无线携能传输协同中继非正交多址接入系统中的强用户速率最大化问题。通过把非凸的优化问题转化为凸优化问题,并由MATLAB仿真得到强用户速率的优化结果。结果表明：此非正交多址接入系统的强用户速率随着源节点发射功率的增加而增加;在强用户速率性能方面,此非正交多址接入系统明显优于传统的时分多址接入系统。     

智能反射面辅助下行NOMA系统中权衡最大化的方法

智能反射面(IRS)辅助的单簇下行非正交多址接入(NOMA)系统中，无法同时实现信号传输速率与能量效率最优平衡，对此提出了一种资源分配方法。首先，建立了一个优化问题，旨在使信号传输速率和能量效率权衡最大化，其中的参数包括用户功率和IRS相移；然后，对该问题进行了简化，将参数简化为总功率和IRS相移；其次，通过最大化等效信道增益之和来确定IRS相移，并在已知IRS相移的情况下，通过函数极值法找到最大化速率和能量效率权衡的总功率；最后，根据得到的IRS相移和总功率，计算单个用户的功率。仿真实验结果表明，在相同速率需求的情况下，所提方案在速率与能量效率的权衡方面优于同一场景中已有的方案。     

MIMO-NOMA系统下的URLLC与eMBB混合业务场景的共存调度研究

增强移动带宽(enhancedmobilebroadband,eMBB)和超可靠低时延通信(ultra-reliableandlow-latency communications,URLLC)是5G移动通信网络中的两大主要服务。URLLC服务具有严格的时延和可靠性要求,eMBB服务具有巨大的吞吐量需求,2种业务差异化的服务质量(quality of service, QoS)需求,使两者在相同带宽资源上的共存成为一个极具挑战性的问题。基于下行链路的多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统,在用户分簇的基础上,研究了URLLC和eMBB的共存策略,制定了一个URLLC和eMBB联合资源调度问题,在最大化eMBB业务频谱效率的同时满足URLLC业务的低时延需求。为求解该调度问题,提出了一个基于连续凸逼近(successive convex approximation,SCA)和凸函数差分规划(difference of convex functions,...