下行链路NOMA用户分组和功率分配算法

对下行链路中非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统用户匹配和子带功率分配两个问题进行研究。提出优化分组方案,结合用户质量及子带吞吐量进行用户匹配,从而保证系统性能显著提升;提出基于比例公平的优化边缘用户质量因子的功率分配方案,在保证用户服务质量(Quality of Service,QoS)基础上优化边缘用户的传输性能,并利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件进行求解。仿真结果表明,系统吞吐量比传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)系统有明显提升。     

基于NOMA系统的用户分组和功率分配策略

针对非正交多址接入（NOMA）系统的最优用户分组和功率分配方案的高复杂度问题,提出一种改进的用户分组和功率分配策略。首先,对用户进行分组,由信道增益值确定每个子信道的第一个用户,再由贪婪匹配方法分配剩余用户;然后,对用户的功率进行分配,将该功率分配问题分成子信道间和子信道内两部分,对于子信道间采用线性注水算法分配功率,对于子信道内则采用所提的迭代功率分配算法分配功率;最后,构造拉格朗日函数以实现在最大发射功率以及保证每个用户最低数据速率的约束下系统吞吐量的最大化。仿真结果表明,在多用户的情况下,与线性注水的分数阶功率分配（LWF-FTPA）算法和等分数阶功率分配（EQ-FTPA）算法相比,系统吞吐量分别提高了8%和20%,所提策略优于传统算法。     

基于用户公平性的NOMA下行功率分配方案

通过对现有的非正交多址下行功率分配方案进行研究,发现目前各方案中用户间的公平性都位于较低的水平,为提高系统的用户公平性,提出一种多载波功率分配方案.在保证系统能效和用户QoS的前提下,通过对载波间和载波内的功率重新分配,达到增强系统内用户公平性的目的.仿真结果表明,所提方案提升了用户公平性.     

一种低复杂度非正交多址接入功率分配算法

功率分配是非正交多址系统(NOMA)资源分配中的一个重要研究问题。最优迭代注水功率分配算法能提高系统性能,但是算法复杂度较高。提出一种低复杂度的功率分配算法,首先对子载波采用注水原理得到总的复用功率,然后在单个子载波上叠加用户间采用分数阶功率分配方法进行功率再分配。通过仿真分析,与最优迭代注水功率分配算法相比,该算法在性能损失不超过3%的情况下,大幅减低了计算复杂度。     

下行多用户NOMA系统中基于能效优化的资源分配

非正交多址接入技术（Non-orthogonal multiple access, NOMA）提高了通信系统的频谱效率且可支持大量用户接入,因此受到广泛关注。以能量效率（简称能效）最大化为目标的多用户NOMA系统下行链路的资源分配问题,是一个难以求解的非凸问题,为此,将问题分解成用户分组和功率分配2个子问题。首先采用一种基于贪婪算法的用户分组方式降低了穷举法的计算复杂度;其次根据确定的分组方式,得到各个子信道上复用用户的功率分配系数表达式。为了进一步提高系统的能效,研究了子信道间非等功率分配方案,将子信道功率分配问题规划成非线性非凸的比率和问题,并利用Dinkelbach类算法得到次优解。仿真结果显示,文中采用的方案可以达到更好的系统容量和能效。     

多用户MIMO下行链路中基于SLNR的联合用户-天线功率分配算法

在多用户MIMO系统中,在天线间或用户间进行发射功率分配,可以显著提高系统总容量.本文针对多用户MIMO系统中的下行链路,在多用户迭代注水算法的基础上,提出一种联合用户-天线功率分配算法,在进行多用户迭代注水之前,首先基于信漏噪比(SLNR)进行用户间功率分配.仿真结果显示,与多用户迭代注水算法及仅进行用户选择的多用户迭代注水算法相比,本文提出的算法大大提高了系统总容量.     

毫米波大规模MIMO-NOMA系统用户分簇和功率分配设计

针对多用户毫米波大规模多输入多输出-非正交多址接入（MIMO-NOMA）系统功率分配计算复杂的问题,提出新用户分簇和功率分配方案,提高系统的频谱效率。首先改进基于簇头选择的用户分簇方案,根据真实信道动态选择阈值并确定分簇数目,使分簇结果更适合实际情况,用户从波束中获得更大增益。然后以最大化系统频谱效率和能量效率的加权和为目标设计功率分配,使用改进的元启发算法求解。通过对粒子群（PSO）算法引入新的矢量成分和添加余弦扰动使算法更快收敛到全局最优值,并融合沙猫优化（SCSO）算法使算法结果更加精确。仿真结果表明,与现有算法相比,本文提出方案的频谱效率和能量效率优于传统方案,且更适合多用户情况。     

基于多天线NOMA的通信系统高能效功率分配方法

文中提出一种基于多天线非正交多址接入的通信系统高能效功率分配方法.在该方法中,基站采用非正交的方式接入用户,将用户分为多个簇,利用迫零接收方法处理簇间的用户干扰,同时采用串行干扰消除方法处理簇内的用户信号.为了提升该系统的能量效率性能,对基站发射功率的分配方案进行了优化.文中建模该功率分配问题为一个分数形式的非凸优化问...     

下行NOMA-HetNet中联合干扰对齐与功率分配的干扰管理方案

在基于马特恩簇过程的下行非正交多址接入型异构网(non-orthogonal multiple access heterogeneous network, NOMA-HetNet)中,针对典型宏小区中不同干扰类型,提出一种联合干扰对齐(interference alignment, IA)与功率分配(power allocation, PA)的干扰管理方案.在该方案中,在分析IA可行性的基础上,通过设计基于干扰信道对齐的两阶段式IA算法、微基站(small base station, SBS)预编码矢量和宏用户(macro user, MUE)检测矢量,来分别消除宏基站(macro base station, MBS)对微用户(small user, SUE)的层间干扰、SBS对SUE的簇间干扰和SBS对MUE的层间干扰.同时,为抑制簇内干扰,以最大化系统和速率为目标,构建一基于PA的非凸优化问题,并通过对非线性最小速率约束条件线性化处理,将原问题转化为凸优化问题,进而利用卡罗需–库恩–塔克(Karush-Kuhn-Tucker)最优性条件,从理论上推导出该问题的最优闭式解.仿真结果验...     

基于NOMA异构云无线接入网的联合子信道和功率分配算法

针对基于NOMA异构云无线接入网中增加网络效用需要以更高的能源消耗为代价,从而导致能源效率低的问题,提出了一种联合子信道和功率分配方案。首先,该方案定义网络效用和电网能源成本之间的差值为系统收益,考虑了最大传输功率、能量收集（energy harvesting,EH）电池容量、用户最小数据速率需求和跨层干扰阈值等约束,以最大化系统收益为目标建立优化问题;然后,采用贪心算法给用户配对并分配子信道,实现低复杂度次优解;最后,利用基于交替方向乘子法的拉格朗日最大化方法优化了功率分配。仿真结果表明,与NOMA系统中未配备EH单元的方案相比,系统收益提高了约18.8%;与OFDMA系统中配备EH单元的方案相比,系统收益提高了约11.8%。     

基于非正交多址的认知MIMO网络次用户系统容量优化

针对未来移动通信系统对大容量、高频谱利用率的需求,提出基于非正交多址（NOMA）技术的认知多输入多输出（MIMO）网络次用户系统容量优化方法。首先对发送信号进行预编码,随后按照信道质量增益对认知用户进行分簇,再对分簇之后的用户进行功率分配,最后将得到的NP-hard型多簇目标函数转化为求各子簇的容量;同时兼顾认知用户服务质量（QoS）及满足串行干扰消除（SIC）的条件,利用Lagrange函数结合Karush-Kuhn-Tucker （KKT）条件求解出分簇之后的最优功率分配系数,且该系数是0到1之间的常数。仿真结果表明,所提方法优于平均功率分配方法,并且在信道质量较差时,相比基于正交多址（OMA）技术的认知MIMO,显著提高了次用户系统容量。     

基于用户和分级QoS的动态带宽分配的研究

传统用户带宽固定不变的管理办法,存在即使网络出口带宽空闲,用户也不能获得更高带宽的问题,网络出口带宽得不到充分利用。提出了一种基于用户和分级QoS的动态带宽分配控制算法（Dynamic Bandwidth Allocation based on User and Multi-level QoS）,该算法根据网络出口带宽的使用状态,以及用户的QoS等级动态地调整用户带宽。实验结果表明,该算法能够在保证网络有效运行的状态下,最大限度地为用户提供带宽,有利于充分利用网络出口带宽。     

NOMA网络中考虑回程约束的联合资源分配算法

针对应用非正交多址接入（NOMA）技术的异构蜂窝网络,提出了一种具有回程容量约束的能效最大化的功率和带宽分配算法。首先,考虑小蜂窝发射功率约束、小蜂窝速率约束和回程链路容量约束,构建了功率和带宽分配模型。然后,对于功率分配,利用凸差（DC）规划和函数的拟凹性将原问题转换为等价的凸问题,并使用凸差迭代法和二分法求得全局最优解;对于回程链路带宽分配,将其转换为可行性问题并给出了解析解。仿真结果显示,该方案的能量效率高于相同场景中的已有方案。     

软件定义车联网中缓存辅助的NOMA功率分配方案研究

由于对丰富多媒体服务的需求日益增长,车联网需要提供海量的设备连接以满足高频谱效率和低延迟的需求。软件定义网络（SDN）、缓存和非正交多址接入（NOMA）被认为是有效解决这些关键挑战的潜在技术。针对软件定义车联网,提出了一种缓存辅助的NOMA功率分配方案。首先,针对车联网中车辆总是处于高速运动状态的特点,提出了一种新的簇头选择算法,到达的道路交通将借助SDN进行预测,实现自适应车辆分簇。其次,引入了缓存辅助的NOMA方案,每个车辆在文件缓存阶段使用NOMA原理缓存和请求文件。再次,针对双Nakagami-m衰落条件下的两个簇头车辆通信场景,提出了一种最优功率分配策略,将优化问题公式化为找到每辆车的最佳功率曲线,从而最大化地在每辆车上成功解码目标文件的概率。最后,数值仿真和理论分析表明,所提缓存辅助NOMA功率分配方案,性能明显优于传统的NOMA和缓存辅助的OMA。     

基于匹配理论的NOMA异构网络资源分配算法

在非正交多址接入异构网络中,通过联合资源分配和用户调度可达到用户调度数与系统吞吐量之间的平衡。提出一种基于匹配理论的用户-子信道双边匹配算法(USTSMA)。在满足用户最小数据速率需求和已知完美信道状态信息的条件下,将用户和子信道认为是追求自身最大收益的两个独立集合,通过迭代的方式实现用户和子信道之间的稳定匹配。在此基础上,利用注水算法解决用户的功率分配问题。仿真结果表明,USTSMA在系统总吞吐量、用户调度数等方面性能优于S-MGA和GA两种用户分组算法以及正交频分多址接入方案,并且逼近最优上界。     

Two-Way中继系统中基于最小化总功率的功率分配策略*

在保证系统QoS前提下,为了降低Two-Way中继系统的总功率开销,提出了一种基于最小化总功率的优化功率分配策略。首先对Two-Way中继系统中断概率的闭合表达式进行了推导;在系统中断概率等于某一恒定值的条件下,建立了最小化系统总功率的优化模型。通过拉格朗日乘数法对优化模型进行了求解。仿真结果证明了此策略能降低系统总功率开销。