基于协作非正交多址的无人机辅助卫星通信系统中断性能分析

针对无人机(UAV)辅助的卫星通信系统下行链路,该文研究了基于多天线波束成形和协作非正交多址(NOMA)技术相结合的多用户传输系统。首先,在UAV采用多天线和NOMA技术服务多个用户的情况下,基于用户平均信干噪比最大化准则,提出一种利用角度信息的波束成形方案。其次,在卫星-UAV链路服从相关阴影莱斯分布,而UAV-地面用户链路服从Nakagami-m分布的条件下,推导出系统的中断概率闭合表达式。然后,为了进一步分析系统性能,还推导了高信噪比条件下系统的中断概率近似表达式。最后,计算机仿真验证了理论分析的正确性和所提方案的优越性。     

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。     

智能反射面辅助NOMA系统上行链路速率优化算法

为了优化非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)系统上行链路速率，文中利用智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)可以改变入射信号相移的特性对NOMA系统上行传输速率进行研究。为了最大化和速率，提出联合优化用户发射功率和IRS的相位偏移的问题，首先采用低复杂度的块坐标下降(Block Coordinate Descent, BCD)算法将原始优化问题分解成两个简化的子问题，再通过交替优化算法求解简化后的两个子问题。实验仿真结果证明该优化方案可以显著提升系统和速率。     

基于波束切换型智能天线技术的TDD-CDMA系统上行链路性能研究

该文通过分析波束切换型智能天线技术的原理,研究了波束切换型智能天线技术对TDD-CDMA上行链路的影响,给出了采用波束切换型智能天线技术后适合TDD-CDMA上行链路使用的接入控制算法。理论分析和仿真结果表明智能天线技术的天线阵元数和上行链路多用户检测技术优劣将直接影响上行链路容量,采用先进的接入控制算法和优化的接入控制门限值则可以显著提高系统性能。     

基于OQAM-OFDM的NOMA通信系统设计

针对传统基于正交频分复用（OFDM）调制波形的非正交多址接入（NOMA）通信系统存在的旁瓣衰减较慢问题,提出了一种基于交错正交幅度调制的正交频分复用（OQAM-OFDM）波形的NOMA系统设计方案。所提设计方法通过在典型NOMA系统设计中加入OQAM预调制和滤波器组滤波等处理,有效加快旁瓣衰减,实现了较好的频域聚焦性能。仿真结果表明,提出的设计方法不仅有效提高了系统的频谱利用率,而且在抵抗多径干扰时误码率有所降低。虽然重点研究了通信下行链路,但是所得结论同样适用于上行链路。     

基于双向中继和网络编码的NOMA网络性能分析

针对实际场景中存在的具有上下行双向传输任务的通信系统,本文提出了一种双向中继协作非正交多址接入(NOMA, non-orthogonal multiple access)传输方案,基于解码转发(DF, Decode and Forward)协议研究信号的上行和下行双向传输技术,与现有NOMA方案不同,本方案为近端用户分配较大的功率,利用网络编码(NC, network coding)原理在两个时隙内实现基站和用户之间的双向信息交换。进一步考虑不完美信道状态信息(CSI, Channel State Information)条件,分析系统的传输性能并推导了系统中断概率以及遍历和速率闭合表达式。仿真结果表明,在完美CSI和不完美CSI条件下,相比于现有文献所提方案、单向中继(OWR,One-Way Relay)和正交多址(OMA, Orthogonal Multiple Access)网络,本文所提方案有效降低了系统的传输中断概率,提高了系统的遍历和速率以及系统吞吐量。      

IRS辅助的NOMA无人机网络安全速率最大化算法

该文研究了智能反射面(IRS)辅助基于非正交多址接入(NOMA)技术的无人机(UAV)网络中的安全传输。为了使系统安全速率最大化,该文提出联合优化无人机位置、串行干扰消除解码顺序、IRS反射矩阵和UAV发射功率的资源优化问题。由于优化问题是一个混合整数非凸优化问题,该文提出一种基于块坐标下降的迭代算法,将原问题分解为3个子问题,采用基于惩罚、半正定松弛和连续凸逼近的方法求解子问题。仿真表明,所提算法的系统安全速率优于没有IRS辅助的NOMA方案和没有IRS辅助的正交多址方案。     

基于联合波束赋形的无人机辅助通信网络上行传输技术

无人机辅助通信网络可以对现有无线通信网络进行补充,改善通信系统性能以及覆盖服务范围,但无人机辅助通信过程中上行传输通信速率的提高仍面临着巨大的挑战。针对如何提高无人机辅助通信网络的上行传输通信速率问题,该文提出了一种基于联合波束赋形的无人机辅助通信网络上行传输技术。首先,对用户节点接收信号强度值进行伯努利粒子滤波,结合无人机运动模型完成无人机定位,进一步用户节点联合运用分布式波束赋形算法向无人机方向发送信号,完成上行传输通信。并与非正交多址接入算法以及传统全向发射算法进行了对比,实验结果表明,所提方法显著提高了无人机接收信号的信噪比、通信速率,保障了无人机上行通信的通信质量,为未来无人机辅助通信网络的上行传输提供了一种极具潜力的保障通信性能解决方案。     

基于公平性对偶理论的多小区下行协同波束成形算法

为了实现最大化最差用户速率准则下的多小区下行协同波束成形优化,首先基于拉格朗日对偶理论推导出了多小区下行波束成形最差用户信干噪比最大化优化问题的虚拟上行对偶问题,进而提出了一种联合利用二分法和几何规划有效迭代解决该虚拟上行对偶问题的算法。通过把对偶上行链路优化问题的解转换到原始下行链路优化问题,从而获得多小区下行链路波束成形的波束矢量和发射功率。仿真结果表明,相比已有的多小区下行协同波束成形算法,所提算法在最差用户速率性能以及能效归一化速率性能指标方面都具有明显优势。     

机器类通信中基于NOMA短编码块传输的高可靠低迟延无线资源分配优化方案

针对机器类通信(MTC)应用场景的业务特征和服务质量(QoS)要求,该文考虑基于非正交多址(NOMA)的MTC中短分组/短编码块传输,探讨MTC中基于NOMA的高可靠低迟延无线资源优化问题。首先,上行传输是基于NOMA的MTC通信的瓶颈,考虑无线蜂窝网络中支持NOMA和高可靠低迟延性能要求,该文建立了上行无线资源优化的系统模型;然后,分析上行传输迟延,导出基于距离的链路可靠性函数;进一步,以迟延、可靠性和带宽为约束下条件,提出一种最大化中心用户和速率的无线资源分配算法,并给出算法的收敛性证明和复杂度分析;最后,实验仿真验证了所提算法的性能优势。     

非理想连续干扰消除下非正交多址接入上行传输系统性能分析

非正交多址接入(NOMA)技术允许多个发送方共用同一个资源块,接收方通过连续干扰消除(SIC)解码出不同发送方的信息。然而,目前针对NOMA系统的研究大多基于理想SIC的假设,而没有考虑非理想SIC对系统性能带来的影响。针对此问题,该文在非理想SIC的假设下,针对单小区上行NOMA系统提出一套性能分析框架。首先,采用二项式点过程(BPP)对上行NOMA系统中基站和用户设备的空间分布进行建模。基于此模型,采用基于大尺度衰落的干扰消除顺序,对干扰消除的误差情况进行分析。进一步,基于随机几何理论和次序统计理论,推导出距基站由近至远次序为k的用户设备的覆盖概率,并采用平均覆盖概率衡量整个NOMA传输系统的可靠性。理论和仿真结果分析了远近次序、基站半径和发射功率等系统参数对传输可靠性的影响,并验证了理论推导的准确性。     

两用户非正交多址接入的最优时延均衡和功率控制方法

该文针对采用非正交多址接入(NOMA)技术的两用户单小区网络,考虑信道衰落的随机性和业务到达的动态性,以均衡用户排队时延并最大化网络总吞吐量为目标,构建了资源管理的随机优化问题。基于李雅普诺夫优化方法,推导了随机优化问题的最优解的闭式表达式,并提出一种低复杂度的联合时延均衡和功率控制的最优资源管理方法。对比了采用NOMA时的次优资源管理方法与采用时分多址接入方法时的最优资源管理方法,仿真结果表明所提方法能够显著提升网络性能。     

面向服务质量的RIS辅助的多用户NOMA系统功率分配方案

可重构智能超表面(RIS)可被视为通信网络中具有特殊功能的“中继”来配合非正交多址接入(NOMA)系统构建一种协同的信息传输方案。考虑到未来物联网(IoT)场景下不同用户设备对服务质量(QoS)的不同需求,该文提出一种RIS辅助的多用户NOMA通信系统模型,并针对两类用户(信息用户和能量用户)的QoS需求设计了一种基于迭代优化的功率分配方法。该方法通过联合设计RIS相移矩阵、基站端波束赋形以及NOMA系统串行干扰消除顺序来最小化系统的总发射功率,以全面减轻通信系统中基站的能耗负担。仿真结果表明,与无RIS的场景相比,RIS辅助的NOMA系统可有效减小基站的能耗;在有RIS的场景下,所提功率分配方法的能耗明显低于RIS端随机选择相位的方式和基站端直接采用迫零波束赋形的方式。     

SIMO-NOMA系统分步多用户检测策略

上行免调度非正交多址接入（NOMA）系统中,针对低信噪比情况下通过压缩感知技术联合检测活跃用户和数据的误码率性能比较差的问题,提出了分步多用户检测策略。该策略考虑信号的稀疏度对系统检测性能的影响,理论分析得出了检测成功概率的下界,以降低稀疏度来提高重构概率;结合压缩感知硬融合算法（CS-HFA）,对稀疏信号进行二次筛选,最终实现信号的精确检测。仿真结果表明,随着信噪比、活跃用户数或者过载率的改变,改进方案表现出较好的系统检测性能。     

一种稀疏码本多址接入码本优化设计方法

稀疏码多址接入(SCMA)作为一种具有竞争力的非正交多址接入(NOMA)技术,该技术通过高维调制与稀疏扩频的结合,有效地提升了系统的频谱效率。该文针对现有SCMA码本设计中存在的问题,提出一种同时适用于高斯信道和瑞利衰落信道的SCMA码本优化设计方法。在该方法中,首先通过旋转基准星座和母星座,实现母星座在各个维度上投影点间的最小欧氏距离以及叠加在单个资源块上的总星座中与各用户对应的星座图上星座点间的最小欧氏距离的最大化,以提升SCMA码本在高斯信道下的性能;进而在保持总星座上星座点间最小欧氏距离不变的条件下,通过旋转叠加在单个资源块上多个用户的星座,优化叠加在单个资源块上的与各用户对应的星座图中星座点间最小乘积距离和信号空间分集(SSD)阶数,最后结合Q路坐标交织技术获得额外的分集增益,以提升系统抗信道衰落的能力。仿真结果显示：在高斯信道和瑞利衰落信道下,该文设计的SCMA码本的性能均明显优于华为公司提出的SCMA码本和低密度扩频多址接入(LDS-MA)技术。

     

Uplink performance of CWP-MC-CDMA with Space Diversity Combining technique over Rayleigh fading channel

In this paper, a Complex Wavelet Packet （CWP-MC-CDMA） system uplink model is proposed, based Multi-Carrier Code Division Multiple Access based on the analysis of the principle of MC-CDMA and the use of the optimized complex wavelet packet. Considering that the base station can adopt multiple re- ceiver antennas in the uplink, we employ the Space Diversity Combining （SDC） technique to improve the sys- tem pertbrmance via multiple antennas. The uplink performance of proposed CWP-MC-CDMA system with SDC technique is investigated over Rayleigh lading channel, and corresponding bit error rate analysis is given in detail. The system can avoid the decrease of spectrum efficiency of conventional MC-CDMA due to inserting cyclic prefix. Theoretical analysis and simulation result show that the application of SDC technique can improve the CWP-MC-CDMA system ability to combat spatial lading and various interferences effectively. Moreover, the proposed system based on SDC technique has superior Bit Error Rate （BER） performance over the Discrete Fourier Transform （DFT） and SDC based MC-CDMA system and the real wavelet packet and SDC based MC-CDMA system.     

智能反射表面辅助的非正交多址接入系统用户分组、波束赋形与相移的优化

该文研究智能反射表面(IRS)辅助的多天线非正交多址接入(NOMA)网络中用户分组、发送波束赋形、相移等的联合优化问题。系统中1个分组分配1个波束并在组内进行连续干扰消除检测。该文提出一种不依赖于发送波束赋形和IRS相移的用户分组配对策略,将用户分组与其他优化分离,显著降低了优化问题求解的难度和计算复杂度。进一步,联合优化基站发送波束赋形、功率分配和IRS相移矩阵,最小化基站的总发送功率。原始优化问题是一个多变量相互耦合的非凸优化问题,利用松弛变量、连续凸逼近、半定松弛、交替迭代优化等方法将原问题转化为凸问题并求解。仿真结果显示,相较于1个用户1个波束的方案,所提方案在基站天线数较少时性能更优,而在天线数较多时也与该对比方案非常接近,但所提方案的优化计算复杂度更低。而对比采用不同分组算法、随机IRS相移方案、最大比发射方案,以及无IRS的方案,所提方案的性能始终更优。