多天线预均衡时间反转安全传输系统中预均衡器的优化

时间反转传输技术通过利用多径传输实现信号能量在空间和时间上的聚集,具有天然的抗窃听特性.本文在多输入单输出(Mingle-Input Single-Output,MISO)时间反转物理层安全传输系统中,在常规的发送预滤波器前增加一个所有天线共用的预均衡器,并针对保密速率最大化进行优化.相比较联合优化所有预滤波器的方案,优化预均衡器的复杂度明显更低.仿真结果表明,针对安全传输优化的预均衡时间反转系统,在配备4根发送天线、上采样因子为1时高发送功率下的可达保密速率比常规时间反转传输系统约高2倍,且天线数目越多,上采样因子越大,性能优势越明显.     

时间反转多用户系统中保密和速率优化的预处理滤波器设计

利用无线信道的特征通过物理层技术实现信息的安全传输是保密通信的一种方式。时间反转传输特有的时空聚焦特性使其具有天然的抗干扰和抗窃听能力,在单发射天线条件下也能获得较好的保密传输性能。该文研究两用户时间反转下行多址安全传输系统中,发送滤波器脉冲响应的优化问题。根据互惠原则将两个发送滤波器的联合优化问题转换为各滤波器的独立优化问题,进一步将其转换为寻找最大特征值及其对应的特征向量的问题,并通过迭代算法进行求解。仿真结果表明,针对保密和速率优化预处理滤波器后,系统的可达保密速率明显优于采用常规时间反转预处理滤波器时的系统和直接传输系统。     

多载波NOMA安全通信系统稳健性资源分配算法

为提升无线网络频谱利用率和增强信息传输的安全性,针对下行多载波非正交多址接入安全通信系统,提出了一种基于安全和速率最大化的稳健性资源分配算法.首先,设计人工噪声(AN)预编码矢量与合法用户信道正交,消除人工噪声对合法传输的影响.然后,考虑每个用户最小速率约束、基站最大功率约束,基于窃听信道不确定性建立AN预编码、下行数...     

公平性驱动的RSMA-SDMA预编码设计

针对在发射功率受限时系统最小用户速率与系统公平性问题,提出了一种联合速率分拆多址接入(RSMA)和空分多址接入(SDMA)的用户接入方式选择传输策略,并建模了最大化系统公平性预编码设计问题.为解决建模所形成的离散非凸优化问题,将其分解为求解外层用户接入方式选择与内层最优预编码设计2个非凸子问题.针对预编码设计优化,利用...     

基于时延线阵列的毫米波NOMA系统混合预编码设计和功率分配

针对传统毫米波非正交多址接入（NOMA）系统中高精度移相器复杂度高、功耗大的问题,将可进行连续相位调制的低复杂度、低功耗的时延线阵列引入毫米波NOMA系统,研究了该系统能效和谱效。首先,提出一种改进K-means算法对用户进行分组,每组用户采用NOMA技术传输信息;然后,设计了一种基于开关控制时延线阵列的低复杂度混合模拟数字预编码;最后,构建了一个在用户服务质量和系统总功率约束下优化发送功率的能效最大化问题,并提出一种基于Dinkelbach算法和交替优化的两层迭代算法。仿真结果表明,与传统基于移相器的结构相比,所提方案的系统能效和谱效分别提高了32.3%和10.7%。     

NOMA-VLC系统中最大化总和速率功率分配方法

非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA)被认为是提高无线通信系统频谱效率的一种很有前途的技术。文中将NOMA技术应用于可见光通信(Visible Light Communication, VLC)中，提出了一种基于深度Q网络(Deep Q Network, DQN)强化学习算法的功率分配方案来解决可见光通信系统最大化总和速率优化问题，该方案充分考虑了用户的信道条件，能够提升系统总和速率，可为VLC系统的功率分配问题提供新的思路。仿真结果表明，所提算法比Q学习功率分配算法、增益比功率分配算法、随机功率分配算法拥有更高的总和速率，在用户数小于11的范围内，总和速率平均分别提升了6.28%、12.20%、51.36%。     

基于自适应功率分裂的协作非正交多址接入无线携能通信网络性能分析

为了提高无线通信系统的频谱利用率、降低功耗,针对双向协作非正交多址接入携能网络,提出了一种自适应功率分裂的无线携能准则。中继利用译码转发协议和用户的距离信息执行串行干扰消除,检测用户的信息并从发送端收割能量。发送端设计自适应功率分裂准则,使中继可以成功检测用户的信息,然后把剩余的能量全部用于能量传输,进而中继可以收割到最多的能量并将所解码的信息转发给接收端。基于所提的自适应功率分裂准则,分析网络的全局中断概率、端到端中断概率,以及高信噪比条件下的分集增益。与基于固定功率分裂的协作三级正交多址接入携能网络相比,基于自适应功率分裂的协作两级非正交多址接入携能网络可以获得更优的中断性能。     

无线供电混合多址接入网络的资源分配

无线供电技术是延长无线网络节点寿命的有效方案。该文研究一个由基站和多个分簇用户组成的无线供电混合多址接入系统。系统的传输分为两个阶段。在第1阶段,基站向用户广播能量;在第2阶段,用户向基站传输信息。用户簇和用户簇之间采用时分多址接入,分时传输;同一簇内多个用户采用非正交多址接入,同时传输。该文研究联合优化系统的各阶段的传输时间、基站的发射功率、用户的发射功率等资源,分别以优化网络频谱效率和用户簇之间的公平性为目的,提出最大化网络吞吐量和最大化用户簇的最小吞吐量的联合资源分配算法。研究结果表明所提的两种算法分别能有效提高系统的频谱效率和保证用户簇之间的公平性。     

毫米波大规模MIMO-NOMA系统功率分配和混合预编码设计

针对基于非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA)的毫米波大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)系统中边缘用户可达速率较低的问题，提出了一种联合功率分配和混合预编码的优化方案来保证边缘用户在内的所有用户都具有较好的速率性能。基于最大最小公平性准则，设定了一个含有复杂目标函数和高维非凸约束的优化问题。采用固定变量法将该非凸问题转换为功率分配和混合预编码2个子优化问题处理。对于功率分配的设计，通过卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker, KKT)条件得到了封闭形式下的最优功率分配系数；对于混合预编码的设计，提出了基于迫零(Zero Forcing, ZF)和压缩边界粒子群优化(Boundary Compressed-Particle Swarm Optimization, BC-PSO)算法相结合的求解方法，得到混合预编码的次优解。提出了一种交替优化算法来交替优化功率分配和混合预编码，直到满足设定的精度要求。仿真结果表明，该方案的最大最小速率优于传统的NOMA方案。     

基于上行非正交多址接入技术的星空地融合网络性能分析

针对光电混合的星空地融合网络上行链路,该文研究了多天线波束成形技术和上行非正交多址接入(NOMA)技术相结合的系统遍历和速率性能。首先,在无人机采用多天线和上行NOMA技术条件下,为实现系统和速率最大化,提出了一种基于统计信道状态信息的波束成形方案。接着,假设卫星-无人机链路采用自由空间光链路且服从伽马-伽马衰落,无人机-地面用户链路采用射频链路且服从相关瑞利衰落,推导了系统和速率的闭合表达式。最后,通过数值仿真验证了理论分析的正确性。仿真结果表明,与正交多址接入(OMA)方案相比,所提方案提高了系统性能,并且与基准波束成形(BF)方案相比,所提方案具有更好的性能优势。     

无线供电混合多址接入网络的最优能效资源分配研究

在能量受限的通信系统中，能量效率是衡量系统性能的关键指标.本文研究由一个基站和多个分簇用户组成的无线供电混合非正交多址接入系统.在该网络中，基站通过无线能量传输方式给用户供能，用户则利用收集到的能量向基站传输各自的信息.为降低基站的接收解码复杂度，用户采用分簇的方式进行信息传输：簇间用户的信息传输采用时分多址方式，而簇内用户的信息传输采用非正交多址方式.通过联合分配能量传输与信息传输的时间长度以及控制基站和用户的发射功率来实现网络能量效率的最大化.由于涉及的优化问题是非凸的，本文先通过寻找问题最优解的结构，然后根据分式规划理论，提出了一种新的迭代资源分配算法来求解该问题.仿真结果表明，与"吞吐量最大化策略"和 "固定时间分配策略"两种基准策略相比，所提出的算法显著提高了网络的能量效率.     

分布式OFDMA系统下行资源分配算法

针对正交频分复用（OFDM）分布式天线系统（DAS）的下行链路,在发送端采用最大比发送（MRT）并且单天线功率受限、所有发射天线的总功率受限,考虑用户最低速率要求时,丈中提出一种最大化和速率容量的次优资源分配策略。仿真结果表明,动态天线选择策略下DAS比集中式天线系统（CAS）获得更大的和速率容量,并且更容易达到最低速率的要求。     

NOMA系统中利用共轭梯度法的功率分配方案

通过功率分配,5G通信的关键技术——非正交多址（NOMA）实现发射功率域的多用户复用,有效提高了频谱效率。不同的功率分配方案直接影响系统的吞吐量,针对NOMA下行链路现有功率分配算法存在的局部最优问题,提出了一种利用共轭梯度法的最优功率分配方案,采用共轭梯度法求解用户的加权和速率最大化的优化问题。现有理论证明,该方法可以收敛到全局最优解。仿真结果表明,该方法性能优于已有的固定功率分配（FPA）算法和分数阶发射功率分配（FTPA）算法,且此非正交多址（NOMA）系统性能明显优于正交多址（OMA）系统。      

基于P-NOMA的上行水声通信网络容量分析

在通信距离不尽相同节点的最优适用频段可能会部分重叠的背景下,针对水声系统频率资源利用率低的问题,提出了一种基于部分非正交多址接入(Partial Non-orthogonal Multiple Access, P-NOMA)技术的上行链路水声通信方法。该方法中各P-NOMA节点在非重叠频段内采用正交多址接入技术传输信息,在重叠频段内利用最大或受限的发送功率同时同频发送信息给目的节点,目的节点采用串行干扰消除方法提取重叠频段内的各P-NOMA节点信息。根据功率谱密度与容量之间的关系,分析了P-NOMA节点在注水算法和功率均匀分布下的可达容量,以及信干噪比限制对最小发射功率的影响。仿真结果验证了基于P-NOMA技术的水声上行通信网络在系统容量方面具有的优势。     

面向用户随机分布的NOMA-卫星通信网络性能分析

针对基于正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术的卫星通信网络资源利用率低的问题,提出了一种基于功率域非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术的上行链路卫星通信方案。该方案在用户随机分布的前提下,利用最大或受限的发送功率同时同频发送信息给卫星节点,并采用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)方法提取各用户信息。通过构建用户随机位置信息与波束增益关系,分析了用户分布对系统性能的影响。通过仿真验证了基于NOMA技术的卫星上行通信网络在系统遍历容量方面具有的优势,并分析了关键参数对系统性能的影响。     

一种面向CR-NOMA系统的动态功率分配算法

在密集小区的认知无线电非正交多址（cognitive radio non-orthogonal multiple access, CR-NOMA）网络场景下,针对用户采取Underlay方式复用时信道频带利用率低的问题,提出了一种基于能效的组合用户动态功率分配算法. 该算法在保证主用户服务质量前提下,基于用户之间的干扰和信干噪比,优化了组合多用户的接入方案,使信道接入用户数量最大且提高了频带利用率. 同时,根据增益排序下的功率差额配比改进了剩余功率再分配方案,使空闲功率重新利用更加合理和有效. 仿真结果表明,本文算法可以有效实现接入用户数量最大化的同时提高了频谱利用率.     

多波束赋形在非正交多址接入技术中的应用研究

为解决非正交多址接入(NOMA)技术在毫米波Massive MIMO系统中用户的分组受限于基站波束宽度的问题,提出了一种能够产生指向多个方向的波束的波束赋形方案.基于该多波束波束赋形方案,建立了多小区多用户场景下的用户资源分配的数学模型.为降低计算的复杂性,采用两阶段的资源分配算法.在第一阶段中,在给定的功率分配条件下将模型转化为联盟博弈中联盟的生成问题,并提出一种通过迭代确定用户分组和天线单元分配的算法;在第二阶段中,通过将非凸的数学优化问题转化为DC规划问题,提出用户功率分配的算法.仿真结果表明,本文所提多波束波束赋形方案能够有效产生指向多个方向的波束,且所提资源分配算法能够有效提高系统的性能.     

一种OFDMA实时子载波分配算法及仿真

正交频分多址(OFDMA)是以OFDM调制为基础的新一代无线接入技术,在这种方式中,多址是通过给每个用户分配可用子载波总数的一部分来实现的。介绍了一种OFDMA下行链路的实时动态子载波分配算法,算法根据各个子载波对各个用户的瞬时信道增益,在使系统总的发送功率最小的准则下,为各用户分配最优的子载波组。最后用MATLAB语言仿真实现了该算法.仿真结果表明该算法性能要优于传统的静态子信道方案。     

无人机短包通信中基于NOMA传输的安全性能分析

针对物联网（IoT）通信的低延时需求,为了保证数据传输的灵活性,本文构建一种基于短包传输的无人机（UAV）通信网络。由于非正交多址接入（NOMA）技术能够增加可服务的地面用户数量,故将该技术应用到无人机短包通信（UAV-SPC）系统中可以解决多用户的安全传输问题。与正交多址（OMA）技术相比,NOMA可有效提高用户接入公平性和频谱利用率,因此被广泛用于下行链路的通信传输。为解决复杂的安全传输问题,首先证明在功率和译码错误率约束的条件下,分别存在最优的功率分配,数据传输包长和系统传输比特数使目标用户的平均安全吞吐量最大。在此基础上,通过本文所提算法得到安全传输问题的优化解。实验结果验证了该算法的稳定性和可行性。此外,与基准方案相比,本文所提方案可有效降低短包传输的通信时延,提高系统中目标用户的平均安全吞吐量。      

5G非正交多址接入中干扰消除技术研究

针对现有正交多址技术不能满足5G海量连接的场景对更高容量的需求,对非正交多址接入技术进行研究。首先对非正交多址接入技术进行介绍,非正交多址接入技术多用户数据不正交,且占用相同的时频资源进行发送,在该项技术中,接收机的设计算法尤为重要。之后对干扰消除接收机进行了研究,研究了MMSE-SIC算法,但该算法在用户负载大时,时延较大。结合并行干扰消除技术的优点提出了准并行干扰消除算法,该算法相较于MMSE-SIC时延减小近50%,但性能下降较大。针对高负载场景提出改进干扰消除算法,在保证性能下降不大时,缩短了高负载情况下系统时延。