自适应遗传算法下的NOMA用户动态分簇

NOMA(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中的用户分簇策略对系统性能有着极大的影响。该文主要研究NOMA下行链路的用户动态分簇问题,其目的是最大化系统总吞吐量。与大多数文章不同,该研究对簇中用户数以及簇个数都没有限制。遗传算法可用于优化NOMA网络中的用户动态分簇,但标准遗传算法存在收敛速度慢且容易陷入局部最优的问题。基于此,该文将自适应调节参数的改进遗传算法用于用户的动态分簇,来改善上述问题。仿真结果表明,该算法相比于穷举搜索能够有效降低求解复杂度,且系统性能明显优于固定簇分配算法及自适应配对策略下的系统性能。      

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。     

基于NOMA技术的PLC-VLC用户配对和子载波分配方法

为了提高室内电力线通信和可见光通信(PLC-VLC)系统的吞吐量和用户体验的公平性,该文提出一种改进遗传算法优化用户配对联合子载波分配(IGA-JUPSA)方法.在IGA-JUPSA的用户配对阶段,设计了最优的非正交多址技术(NOMA)用户配对方法,提高PLC-VLC系统的吞吐量;在IGA-JUPSA的子载波分配阶段,设计NOMA与正交多址技术结合的子载波分配策略,设计改进的遗传算法优化不同NOMA组的子载波分配,提高系统的吞吐量和用户体验的公平性.仿真结果表明,所提的用户配对和子载波联合方法可以提高PLC-VLC系统的吞吐量和用户体验的公平性.     

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.     

基于NOMA的移动边缘计算系统公平能效调度算法

将移动边缘计算技术(MEC)与非正交多址技术(NOMA)结合,同时考虑公平性,该文研究了采用NOMA上行部分卸载的MEC系统公平能效问题。首先将基于公平函数的用户速率与功耗比值定义为公平能效函数,随后提出了两种公平能效调度准则下的能效调度算法,即最大化最小速率准则下DK-SCA算法及最大化系统能效准则下DK-SCALE算法,通过算法实现分别得到两种公平能效调度准则下用户最佳本地CPU处理频率及最佳传输功率。最后通过仿真表明,与基准方案相比,所提基于NOMA的部分卸载方案能够有效地将本地计算和基于NOMA的边缘卸载结合,达到最佳的公平能效性能。     

基于连续凸逼近的协作式非正交多址接入联合无线携能通信的能效优化方案

在传统的非正交多址(NOMA)系统中,通常将更多的功率分配给边缘用户以此来保证其通信质量,系统公平性以牺牲系统容量为代价。基于协作通信的NOMA系统虽可解决上述问题,但在协作阶段中心用户需承担中继的作用,这种方式必将给中心用户带来一定的负担。为了兼顾系统容量和公平性,该文提出一种基于协作通信和无线携能通信(SWIPT)的新型资源分配方案,该方案在满足边缘用户通信质量情况下,使用能量收集设备完成能量收集,通过连续凸逼近(SCA)求解目标问题最大化系统能效。仿真结果表明,与传统NOMA和协作式非正交多址接入系统(CNOMA)相比,CNOMA-SWIPT系统的能量效率得到了较大的提高,在基站最大发射功率为30 dBm时相比NOMA系统能达到60.8%的增益,相比CNOMA系统能达到比CNOMA系统高出约11.5%的增益,更符合绿色通信的发展理念。     

基于智能反射表面大规模MIMO-NOMA系统频谱效率分析

为了进一步提高频谱效率,在大规模多输入多输出(MIMO)系统中引入了非正交多址(NOMA),然而当基站与用户之间的信道较差时,这很难保证用户的频谱效率。为解决这一问题,探讨了基于智能反射表面(IRS)的大规模MIMO-NOMA系统,来保证用户的频谱效率。具体地,首先考虑了IRS辅助的大规模MIMO-NOMA系统模型。然后根据簇头选择算法,为每个波束选择一个簇头来设计模拟预编码。之后,根据等效信道的相关性对用户进行分组,选择在每个波束中等效信道增益最强的用户来设计数字预编码。最后联合优化基站的功率分配和IRS的相移矩阵,来保证用户频谱效率的公平性,即最大化最小频谱效率。仿真结果表明,与没采用IRS的大规模MIMO-NOMA系统相比,IRS辅助的大规模MIMO-NOMA系统可显著改善最弱用户的频谱效率。     

基于GSIC的上行链路毫米波大规模MIMO-NOMA系统低功耗传输方法

非正交多址接入（non-orthogonal multiple access,NOMA）和毫米波大规模多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）的结合能够支持未来无线通信网络的巨流量大连接需求。研究了上行链路毫米波大规模MIMO-NOMA系统中的功率最小化问题，提出了基于群体串行干扰消除（group-levelsuccessiveinterference cancellation,GSIC）的混合波束成形毫米波MIMO-NOMA上行传输系统新架构。具体来说，根据信道增益对用户进行群体划分，不同群体用户由NOMA服务，群体内用户采用空分多址区分。通过给不同群体设计模拟波束成形矩阵，对数字波束成形和功率控制进行联合优化，提出了一种并行迭代算法来解决优化问题。仿真结果表明，所提出的新架构在总功率方面优于传统的基于分簇和用户级串行干扰消除的毫米波大规模MIMO-NOMA。     

异构云无线接入网下基于功率域NOMA的能效优化算法

针对异构云无线接入网络的频谱效率和能效问题,该文提出一种基于功率域-非正交多址接入(PD-NOMA)的能效优化算法。首先,该算法以队列稳定和前传链路容量为约束,联合优化用户关联、功率分配和资源块分配,并建立网络能效和用户公平的联合优化模型;其次,由于系统的状态空间和动作空间都是高维且具有连续性,研究问题为连续域的NP-hard问题,进而引入置信域策略优化(TRPO)算法,高效地解决连续域问题;最后,针对TRPO算法的标准解法产生的计算量较为庞大,采用近端策略优化(PPO)算法进行优化求解,PPO算法既保证了TRPO算法的可靠性,又有效地降低TRPO的计算复杂度。仿真结果表明,该文所提算法在保证用户公平性约束下,进一步提高了网络能效性能。     

异构云无线接入网下基于功率域NOMA的能效优化算法

针对异构云无线接入网络的频谱效率和能效问题,该文提出一种基于功率域-非正交多址接入(PD-NOMA)的能效优化算法.首先,该算法以队列稳定和前传链路容量为约束,联合优化用户关联、功率分配和资源块分配,并建立网络能效和用户公平的联合优化模型;其次,由于系统的状态空间和动作空间都是高维且具有连续性,研究问题为连续域的NP-hard问题,进而引入置信域策略优化(TRPO)算法,高效地解决连续域问题;最后,针对TRPO算法的标准解法产生的计算量较为庞大,采用近端策略优化(PPO)算法进行优化求解,PPO算法既保证了TRPO算法的可靠性,又有效地降低TRPO的计算复杂度.仿真结果表明,该文所提算法在保证用户公平性约束下,进一步提高了网络能效性能.     

一种公平的多天线多小区联合调度算法

为了能够以较小的实现复杂度有效减少多天线蜂窝系统中的小区间干扰,同时保证系统中的用户公平性,提出一种新的多小区联合调度算法,提出的算法的复杂度远远低于最优多小区联合调度算法。该算法将系统分簇并在每个簇内按一定比例选择部分平均速率较低的用户,之后在簇内按照给定的优化目标进行联合调度。仿真结果表明：与单小区调度算法相比,提出的多小区联合调度算法可以显著增加系统平均速率,而且可以取得与单小区调度算法类似的用户公平性。     

多载波多用户下行NOMA系统的资源分配算法

非正交多址接入技术作为5G的候选技术之一受到了广泛关注。研究了以系统吞吐量优化为目标的多载波多用户NOMA系统下行链路的资源分配问题。在该问题的求解中,为了提高系统的吞吐量,子载波间采用线性注水算法,叠加用户间采用分数阶功率分配算法。同时,考虑了远近用户数目不等场景下能够调度更多的用户,在NOMA传输方案设计中引入时分的概念,将整个时间段t分为两个时隙,在不同时隙内实现不同远近用户分组的动态配对方案,从而在保证用户公平性的基础上,充分利用子信道资源,实现系统吞吐量的优化。仿真结果表明,对比于传统NOMA和OFDMA,提出的方法可以在相同的发射功率情况下传输更多的比特数。     

LTE系统中基于负载的能量有效性调度策略

针对绿色通信中如何能在保证一定服务质量的前提下降低能量消耗这一关键问题,根据带宽交换能量的思想,综合考虑系统吞吐量和用户间公平性,提出了LTE 下行传输中基于负载的资源调度策略,通过降低频谱效率换得能量效率的提高,以达到节能的目的。仿真结果表明,所提的两个算法在满足用户速率要求的同时都能在很大程度上降低发射功率,且保证了用户间的公平性。     

基于公平效用函数的多波束卫星通信下行链路波束成形算法

为了更好地平衡多波束卫星通信系统的频谱效率和能量效率,以及保证多用户服务场景下的用户服务公平性,该文提出一种基于公平效用函数的波束成形(BF)方案。具体而言,首先在同时考虑卫星发射功率最小化准则以及系统和速率最大化准则的前提下,建立一个多目标优化问题,并在最大化系统频谱效率的同时利用α公平效用函数提升用户间的服务公平性。然后利用加权和方法对复杂的多目标问题进行转换处理,并提出一种联合使用循环坐标上升(CCA)方法以及回溯直线搜索(BLS)方法的波束成形方案,从而求得最优的波束成形权矢量以及最优的帕累托解集。最后计算机仿真结果验证了所提方案的用户服务公平性,以及分析一些典型参数对公平性能的影响。并通过与其他传统方案相比,验证所提方案能够获得更高的系统频谱效率。     

异构云无线接入网场景下D2D通信资源共享与分配

针对异构云无线接入网中的前向链路受限问题,提出了一种基于干扰阈值的设备到设备(Device-to-Device,D2D)多用户分簇方案,并对系统信道和功率资源的分配进行优化。首先根据D2D用户之间的干扰级别,利用着色图理论对多用户进行分簇;然后,在满足D2D用户和蜂窝用户服务质量约束下,建立了基于D2D用户和速率最大化的资源分配模型,并进一步采用二分法对已分簇的D2D用户进行功率优化分配。仿真实验结果验证了所提方案相比传统方案,系统频谱利用率提高了55%以上。     

一种基于多小区OFDMA系统用户公平性约束的分布式资源分配算法

针对多小区OFDMA系统下行链路,研究了用户公平性约束下的资源分配问题,提出了一种多基站协作的迭代优化的分布式资源分配算法。每个小区根据干扰状况及用户公平性,迭代地进行子载波和功率的资源优化;而每次迭代中,根据用户公平性准则分配子载波,并将非凸的小区功率优化问题转化为其下界的凸问题,通过一个分布式算法来求解。通过仿真验证了算法的有效性;仿真结果表明,与传统网络的固定功率分配的情形相比,所提算法保证了用户之间的公平性并显著提高了系统吞吐量。     

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%。     

一种低复杂度的MIMO-OFDM下行链路子载波分配改进算法

针对多入多出正交频分复用( MIMO - OFDM)系统的下行链路,提出一种基于信道状态信息(CSI)反馈的次优子载波分配算法.算法从寻求容量和公平性之间的平衡出发,将提高系统容量作为资源分配的优化目标.该算法首先按照比例公平约束进行子载波初始分配,然后将现行分配给任意两个用户的子载波互换之后计算系统容量,如果系统容量增加,则将子载波在用户间进行交换,否则保持初始分配不变.将子载波在用户间进行迭代调整,直到系统总容量不再增加为止.仿真结果表明,该算法能够很好地保证比例公平约束,有效地提高系统容量,提升效率可以达到贪婪算法的40％左右,对MIMO - OFDM系统中的子载波分配具有一定的参考价值.     

两阶段中继选择策略下SWIPT-CR-NOMA网络的中断性能分析

针对采用无线携能传输(SWIPT)的多中继协作底层认知NOMA网络,提出一种基于NOMA和串行干扰消除协议的两阶段中继选择策略(TSRS).在保护主用户的干扰温度限约束下,次级网络源节点和最优中继均以固定功率分配生成多用户叠加信号向下一跳链路发送,最优中继采用功率分割方案采集能量,只利用从第一跳链路采集到的能量提供解码...     

基于多跳聚合无线传感器网络的公平性竞争策略

为了降低节点间广播消息产生的冲突,文中提出一种基于多跳路由的无线传感器网络环境中的公平性策略,使得簇内节点在向簇首转发数据包时,可以采用一种更为公平的方式竞争信道,各层节点根据自己的权值大小获得发送数据包权限后在下一轮进入休眠状态,在保证公平性的同时有效节省监听时耗费的能量,达到提高网络生命周期的目的.