基于加权分组串行调度改进的MPA算法

随着卫星通信系统的广泛应用,传统的正交多址接入技术已经无法满足日益增长的数据信息和海量用户的连接要求,此时非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术中的稀疏码多址接入技术(Sparse Code Multiple Access,SCMA)成为研究的焦点。现有基于消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)的SCMA系统多用户检测算法主要分为串行调度MPA算法和并行调度MPA算法,然而这些算法在降低算法复杂度上并不是最优的选择。为了进一步加快算法的收敛速度,在加权串行调度MPA算法(Weight Variable Node SS-MPA,WVN-SS-MPA)基础上,提出一种基于加权分组串行调度改进的MPA算法(Improved Group of WVN-MPA,IG-WVN-MPA),该算法可以通过降低迭代次数、码本大小和行重因子来加快收敛速度。仿真结果表明,所提出的IG-WVN-MPA算法可以在保证系统性能的同时,大幅度降低算法复杂度。     

一种基于Max-Log-MPA算法的改进方法

非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)具备高频谱效率和大连接的特性.随着移动数据和用户数量的爆炸式增长,NOMA技术的代表之一——稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)技术具有愈发重要的研究意义.为了降低SCMA系统的检测...     

无线网络中的功率域非正交多址接入技术

功率域非正交多址接入(Dower Domain Non-orthogonal Multiple Access,PD-NOMA)技术,作为未来无线通信系统中重要的多址接入技术之一,可满足系统高频谱效率、高连接密度及低时延等需求。相比正交多址接入技术(Orthogonal Multiple,OMA),PD-NOMA利用用户间信道差异、功率域复用及串行干扰消除算法,实现多用户同时共享时、频、码资源。为推动功率域非正交多址接入技术的学术研究与实际应用,梳理了其基本原理,并从信息论角度验证了其相比正交多址接入技术可获得更高的频谱效率。基于PD-NOMA的现存研究工作,分别归纳讨论了单天线PD-NOMA、多天线PD-NOMA、协作PD-NOMA、能效PD-NOMA、可见光通信中的PD-NOMA、认知PD-NOMA及PD-NOMA的性能优化等关键技术研究方向。针对上述方向,进一步剖析了其未来研究趋势,并分别从接收机设计、信令开销、物联网应用及标准化4个方面深入探讨PD-NOMA在实际应用中所面临的难题。最后指出PD-NOMA的基本理论研究已接近成熟,但多技术融合仍需深入研究以加快该技术成果转化,从而充分发挥其在未来无线网络中的高频谱效率优势。     

外部信息自适应更新的SCMA系统译码方案

现有上行稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）通信系统采用的译码算法中,基于串行策略的消息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）因其在每次迭代过程只选择单个消息进行更新,存在着收敛速度较慢等问题。针对以上问题,提出外部信息自适应更新的MPA算法,每次迭代过程中自适应选取多个残差值较大、相互独立的节点,更新其外部信息以达到提高计算效率的目的。仿真结果表明,该算法可有效提升译码性能,在计算复杂度与译码性能之间取得了较好的平衡。     

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。     

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。     

基于子图的边缘串行消息传递算法

稀疏码分多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)作为一种重要的码域非正交多址技术,能够满足5G通信的海量机器接入需求,但是接收端采用的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)存在收敛速度慢、计算复杂度较高的问题.本文提出一种基于子图的边缘串行消息传递算法(SE-MPA),将原始因子图划分为多个不同子图,在子图的基础上优化消息更新顺序,利用边缘串行更新序列集,被更新的用户节点消息立刻用来更新相连的资源节点.仿真结果表明,该算法在少量系统BER性能损失条件下,能够有效加快消息收敛速度,降低计算复杂度.     

多用户MIMO-NOMA最优能量分配策略研究

频谱资源短缺成为制约移动通信发展的关键瓶颈,非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术具有较高的频谱效率,成为5G领域关键技术之一。从物理层安全角度出发,研究了多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)NOMA系统的安全问题,在满足用户最小服务质量需求(Quality of Service,QoS)条件下,构建基于最优能量分配的安全和速率(Secrecy Sum Rate,SSR)最大化的优化方程,推导出能量分配系数闭合表达式。实验结果表明,随着基站发射功率的增大或在一定程度上增加接收用户的接收天线,系统的安全性能会有所改善。     

上行SCMA系统的动态子图检测算法

面对未来网络需求量的爆炸性增长,稀疏码多址接入（Sparse Code Multiple Access,SCMA）作为一种基于码本的非正交多址技术,在用户连接数、频谱效率和低时延都有很大的提升。由于码字的稀疏性,SCMA采用消息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）实现多用户检测,但是复杂度还是相对较高,以至于很难应用于实际系统。为了解决上述问题,提出了一种动态子图消息传递算法（Dynamic Sub-graph Message Passing Algorithm,DS-MPA）进行信号检测。DS-MPA利用剩余值来确定下一次迭代的子图,减少了资源节点的更新用户数量,达到了降低复杂度的目的。仿真结果显示算法性能几乎无损并且降低了1/3左右的复杂度。     

一种用于SCMA系统的混合期望传播检测方法

作为一种新的非正交多址接入技术,稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)被提出以支持大规模连接.基于稀疏因子图,SCMA利用低复杂度的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)来实现接近最优的多用户检测.但是,传统MPA的复杂度仍然很高.为了灵活...     

基于NOMA的协作中继网络安全性能分析

由于非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)能够显著提升系统的频谱资源利用率,在下一代移动通信中得到广泛应用。对NOMA环境下多中继协作网络的最优中继选择方案和系统安全性能进行了分析和讨论,其中包含窃听者仅窃听中继和窃听者同时窃听中继及源节点这2种情况下的系统安全性能表现,并与相同场景下正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)网络进行了对比。最终的理论分析和仿真结果表明,在所提出系统模型中,当信道条件相同时,NOMA网络总能取得相较于OMA网络更好的安全性能,同时随着系统中继节点数目的增多,NOMA网络在物理层安全性能上获得更大的优势。     

一种基于SIC的NOMA下行链路信号检测方法

面对频谱效率和系统容量等方面出现的新需求,传统的多址方式已经不能满足需要,业内提出一种新的多址方式NOMA。NOMA具有频谱利用率高、系统容量大等优点,但是其传统的下行链路串行干扰消除检测技术中的检测算法是基于硬判决的,检测性能差。介绍了NOMA链路实现的基本原理,并提出一种改进的串行干扰消除检测方法,即直接计算比特的软信息来完成软判决,恢复干扰信号后再做消除。最后通过仿真分析验证,该算法可以提高串行干扰消除检测的检测性能。     

NOMA增强型D2D通信的资源分配算法

传统蜂窝网络中,多址接入技术起着尤为关键的作用,与正交多址（Orthogonal Multiple Access,OMA）技术相比,非正交多址（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）能够支持的用户数量远远超过可用正交资源的数量,可以达到更高的频谱效率和用户公平性。因此,为提高异构蜂窝网络的整体容量,本文研究了NOMA增强型设备到设备（Device to Device,D2D）的资源分配问题,并将其分解为两个独立的子问题:信道分配和功率控制。一方面,基于Coalition博弈为D2D组分配合适的信道;另一方面,对D2D发送功率和功率分配因子依据可行解域进行联合优化,以最大化整个网络中D2D可实现速率。仿真结果表明所提算法在保证系统性能的同时,还可以有效降低计算复杂度。      

面向后5G的非正交多址技术综述

在后5G时代,作为一种候选方案,非正交多址技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)正在被5G的演进技术标准讨论,该技术可以满足大规模连接和高吞吐量的要求。阐述了NOMA技术的基本原理、技术提案、性能仿真和潜在的研究方向。首先概述了NOMA技术的发展和原理,比较了NOMA相比于正交多址技术(Orthogonal Multiple Access,OMA)的优势;根据NOMA技术在资源块(Resource Block,RB)上复用方式的不同,从比特级和符号级的层面讨论了NOMA技术不同的技术路线。其次着重阐述了NOMA技术的仿真实验,以多用户共享接入(Multi-User Shared Access,MUSA)和稀疏码多址接入技术(Sparse Code Multiple Access,SCMA)为例进行了性能分析。最后给出了NOMA在未来的潜在研究方向,包括与多入多出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)结合、与认知无线电结合和全双工NOMA等。     

融合通用滤波多载波的非正交多址接入技术

典型的非正交多址接入技术（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）有稀疏码分（Sparse Code Multiple Access,SCMA）、多用户共享（Multi-user Shared Access,MUSA）、图样分割（Pattern Division Multiple Access,PDMA）等。为了研究这三种典型的NOMA技术与通用滤波多载波复用技术（Universal Filtered Multi-carrier,UFMC）技术结合后的性能,将三种典型的NOMA与UFMC结合,然后分析比较了它们的误码率性能,通过仿真对比得出UFMC-SCMA系统相比其他两种结合系统具有更好的系统性能。为了更进一步验证UFMC-SCMA系统的优点,还将其与热门的OFDM-SCMA系统进行对比。研究结果表明,由于UFMC-SCMA系统具有码本的稀疏性以及近似最优的信息传递算法（Message Passing Algorithm,MPA）检测方案,并采用子频带滤波,有效降低了误码率并提高了频谱效率,因而其具有较好的系统性能。     

基于改进粒子群算法的多载波NOMA功率分配策略

相较于传统正交多址接入,非正交多址接入技术由于在系统吞吐量、频谱效率和能量效率等方面的优势,使其成为5G多址技术研究热点.针对NOMA下行链路的系统能量效率优化问题,提出一种基于改进粒子群算法的功率分配策略.建立了基于能量效率最大化的优化模型,在标准粒子群算法的基础上提出三点改进,并将改进后的粒子群算法用于求解最大化系统能效的目标函数.研究结果表明,在最佳功率分配点处,改进后的粒子群算法使系统能量效率显著提高.     

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%。     

一种改进基于门限的稀疏码多址接入低复杂度多用户检测算法

稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access, SCMA)作为一种基于多维码本的非正交多址技术,能有效满足5G的巨连接、高频谱效率和毫秒级时延需求。针对基于门限的消息传递算法(Message Passing Algorithm, MPA)存在低门限时误比特率(Bit Error Rate, BER)较高的问题,该文提出一种改进的SCMA多用户检测算法。所提出的算法在基于门限MPA的基础上,增加了对用户节点稳定性必要条件的判决,即只有符合门限条件并通过用户节点稳定性必要条件判决的用户才能被提前解码。这提高了提前判决码字的可靠性并减少了因变相硬判的检测机制造成的后验软信息损失。与基于门限的MPA相比,所提出的算法可使消息在低门限时迭代得更加充分,从而在低门限时仍然能够使SCMA用户获得较好的BER性能。仿真结果表明,在低门限时采用该文所提出的算法SCMA用户BER性能明显好于仅采用基于门限的MPA的BER性能。     

不完美SIC下NOMA系统用户配对和功率分配联合优化

当前非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统的用户配对和功率分配通常作为独立的问题进行研究,未考虑接收端不能完美执行串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的限制.鉴于此,提出一种不完美SIC下NOMA系统用户配对和...     

非完美条件下的非正交多址接入星地融合网络性能分析

随着星地融合网络(ISTNs)的快速发展,大量的传感器和无线设备都有无线服务的接入需求,从而对星地融合网络的频谱效率和服务质量提出了新的挑战。不同于传统的正交多址接入技术,非正交多址接入(NOMA)技术可在相同的频率下传输不同用户的信号,其被认作为提高星地融合网络频谱效率的有效方法,从而被广泛研究。目前,针对NOMA和星地融合网络的研究大多都是在理想条件下进行的,由此该文研究更加实际的情况,即在非完美串行干扰消除(SIC)、信道估计误差和同频干扰下,对星地融合网络的性能进行研究。该文在假设卫星端和地面端均采用多天线的前提下,推导了系统遍历容量的闭式表达式,验证了非完美条件对于系统性能的影响。同时蒙特卡罗仿真验证了理论分析和推导的正确性。