新的NOMA多用户功率分配方法

正交多路访问(Orthogonal Multiple Access,OMA)只能按时间或频率给单一用户分配单一的无线资源,而非正交多路访问(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术可以将同一资源分配给多个用户,大大提高了频谱效率和数据速率,能够更好地满足5G通信中多用户的需求.为了满...     

存在不完美SIC的RIS-NOMA系统的有效容量分析

非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)技术和智能反射面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)等新兴通信技术有望应用于智能矿山场景,为矿产开采提供通信技术支持。在实际采矿场景中,低时延和高质量的通信是实现安全采矿的重要保证,因此,分析时延对通信系统的影响十分必要。基于此目的,以有效容量(Effective Capacity, EC)为性能评价指标,研究了时延对存在不完美串行干扰消除(Serial Interference Cancellation, SIC)的RIS-NOMA系统性能的影响,具体推导了远近用户的EC解析式。仿真结果发现：(1)用户的EC随基站信噪比的增加而增加;(2)严格的延迟约束导致EC的降低;(3)增加RIS的元件个数在一定程度上能够提高用户的EC。     

非理想SIC下全双工NOMA系统的安全性能分析

针对存在多个非共谋窃听者,研究了一种基于全双工中继和两阶段中继选择（TSRS）的非正交多址接入（NOMA）物理层安全通信方案。每个通信过程包含一个传输时隙,系统在每个时隙开始由TSRS策略选择最优中继,所选中继在从源节点接收NOMA叠加信号的同时,向两个目的节点转发上一时隙的再编码叠加信号,两个目的节点采用串行干扰消除（SIC）技术从中继叠加信号中解码获取各自的期望信号。推导了非理想SIC下系统安全中断概率的近似表达式,进行了蒙特卡洛（Monte-Carlo）仿真验证,同时分析了各仿真参数（SIC残余干扰系数、目标安全速率、中继规模等）与系统安全中断概率的关系。理论分析与模拟仿真的结果表明,全双工技术与TSRS的结合方案能有效提升系统的安全中断性能。将该方案应用于实际通信系统设计时,选择合适传输信噪比（SNR）、提高串行干扰消除能力或适当增加中继数量均可实现更好的保密性能。     

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。      

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。      

非理想干扰消除全双工协作NOMA系统性能分析及功率分配

随着非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA）技术的不断发展,协作NOMA (Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access, CNOMA)也受到广泛关注.该文研究了由一个基站（Base Station, BS）、一个远端用户和一个近端用户组成的全双工（Full-Duplex, FD）协作NOMA (FD-CNOMA)系统,其中近端用户作为一个FD解码转发中继以传输远端用户的信号.考虑实际情况中存在基站与远端用户有无直接链路两种情况,以及非理想连续干扰消除（Successive Interference Cancellation, SIC）对系统带来的残留干扰问题,该文提出并解决了在该模型下用户的功率分配问题.最后,该文基于此模型给出了中继用户和远端用户的中断概率闭式表达式和遍历速率的近似闭式表达式.理论分析与仿真结果表明,即便存在非理想SIC和自干扰,相对于半双工（Half-Duplex, HD）协作NOMA(HDCNOMA)和NOMA系统而言,FD-CNOMA系统表现出更好的系统性能.同时,非理想...     

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。     

针对NOMA和CR网络的功率分配方法

在基于非正交多址（NOMA）和认知无线电（CR）网络的混合系统中进行功率分配,需要同时考虑主用户（PUs）和从用户（SUs）的服务质量。文章考虑在一个小区中主从用户同时存在,从用户采用NOMA的方式接入系统,并且从用户对主用户的造成的干扰不能影响到主用户的正常通信。本文提出的功率分配方法,可以实现接入系统中的从用户数量的最大化,并且还动态考虑了主用户的数量、信道条件、发送功率以及正常通信时的信干噪比（SINR）阈值等情况,最大可接入从用户的数量还会随着主用户各参数的变化而变化。仿真结果表明,在主用户数量、主从用户SINR阈值设置相同的情况下,所提功率分配方法与FTPC方法相比复杂度相同,但是本文的分配方法可以比FTPC多接入近一半的从用户数量。      

一种NOMA系统中的反馈深度神经网络检测算法

在上行非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)系统中,针对传统基于串行干扰消除(Successive Interference Cancellation, SIC)检测存在同个时频块内用户间干扰的问题,提出了一种新型的NOMA检测算法。通过将SIC检测的反馈消除结构和深度神经网络结合起来,设计出了一种新型的反馈深度神经网络(Feedback Deep Neural Network, FDNN)结构。FDNN模型分为两个模块,检测模块通过深度神经网络实现非线性检测,反馈模块通过权重矩阵重构信号并消除用户干扰。通过重复检测和反馈过程,FDNN依次检测出各个用户的符号,并达到了良好的性能。仿真结果表明FDNN检测算法相较于SIC检测具有更低的误符号率和误比特率,并验证了其具有更良好的抗用户间干扰的性能。     

基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配

为了满足通信业务多样化需求,缓解5G频谱紧缺问题,本文提出了基于NOMA的网络切片资源分配模型。该模型以最大化网络切片总吞吐量为目标,考虑复用用户功率分配关系,切片最小容量以及用户速率的比例公平性约束,并设计了一种启发式的复用用户匹配及功率分配算法。首先根据信道条件定义复用用户的主次关系,选择满足约束条件的主用户后,持续匹配次用户,直至达到RB的最大复用数为止,再使用粒子群算法优化RB上主次用户的功率分配,以使系统吞吐量最大化。实验表明,该模型和算法在保证切片隔离性的同时能够满足用户的公平性要求,并且系统吞吐量比OMA系统提高了26.1%-55.6%。     

基于非正交多址接入的网络切片联合用户关联和功率分配算法

为了满足网络切片多样化需求,实现无线虚拟资源的动态分配,该文提出在C-RAN架构中基于非正交多址接入的联合用户关联和功率资源分配算法。首先,该算法考虑在不完美信道条件下,以切片和用户最小速率需求及时延QoS要求、系统中断概率、前传容量为约束,建立在C-RAN场景中最大化长时平均网络切片总吞吐量的联合用户关联和功率分配模型。其次,将概率混合优化问题转换为非概率优化问题,并利用Lyapunov优化理论设计一种基于当前时隙的联合用户调度和功率分配的算法。最后采用贪婪算法求得用户关联问题次优解;基于用户关联的策略,将功率分配的问题利用连续凸逼近方法将其转换为凸优化问题并采用拉格朗日对偶分解方法获得功率分配策略。仿真结果表明,该算法能满足各网络切片和用户需求的同时有效提升系统时间平均切片总吞吐量。     

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.     

多用户多中继系统下协作NOMA的中断性能

在基于非正交多址接入技术(NOMA)的多用户多中继协作中继网络中,为优先满足混叠信号中的时延敏感信息的服务质量(QoS)需求,对功率因子进行了简单分析,进而找到了关于信道增益的解码限制条件。在给定中继的情况下,根据解码限制条件建立用户集合,进而找到可以使高QoS信号速率最大化的用户中继对作为最佳“用户-中继”来传递信号。并且对该“用户-中继”选择方案下的系统中断概率的表达式进行推导并求出了其渐进式。仿真结果验证了推导结果的正确性,系统的中断概率随着节点数目的增多而降低,而当信噪比趋于无穷时,系统的分集增益取决于用户数目和中继数目。且与已有文献进行对比,本文提出的用户中继匹配方案的中断性能相对较好。     

基于非正交多址接入中继通信系统的功率优化

针对基于非正交多址接入(NOMA)技术的中继通信系统,在兼顾系统性能与计算复杂度的基础上,该文提出一种结合统计信道信息(S-CSI)和瞬时信道信息(I-CSI)的混合功率分配策略(H-PAS)来有效实现上述折中。仿真结果表明,NOMA方案在H-PAS策略下,一方面比单纯利用S-CSI时的传统正交多址接入技术具有更高的频谱效率;另一方面在和速率差别不大的情况下,又比单纯利用I-CSI时的NOMA方案具有更低的信令开销和计算复杂度。     

非正交多址接入下行链路用户匹配与功率优化算法

该文针对应用非正交多址接入(NOMA)技术的多输入多输出(MIMO)下行通信系统,在考虑误差传播进行理论分析的基础上,提出一种基于距离和空间相关度的用户匹配准则,并对基站的发射功率分配进行优化。仿真结果表明,所提方法能够在提高系统可容纳用户数的同时保证好的系统的和速率性能。     

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。     

基于功率最小化的IRS辅助上行NOMA系统资源分配方法

对于智能反射面(IRS)辅助的单簇上行非正交多址接入(NOMA)系统,该文提出一种最小化系统总功率的资源分配方案。首先构建最小化总功率的优化问题,优化参数为用户功率和IRS相移;然后,推导单个用户所需的功率与信道、用户的速率需求以及IRS相移之间的关系,将功率与相移的联合优化问题分解为多个包含单个参数的子优化问题;其次,采用迭代的方法求解所有的IRS相移,在每次迭代过程中,依次求解包含单个参数的子优化问题;最后,根据迭代得到的IRS相移计算出每个用户所需的最低功率。仿真结果显示,在速率需求相同的条件下,所提方案所需的总功率低于相同场景中的已有方案。     

无人机辅助MEC系统中基于最优SIC顺序的能耗优化方案

在基于上行非正交多址接入（NOMA）的无人机（UAV）辅助移动边缘计算（MEC）系统中,NOMA的连续干扰消除（SIC）顺序已成为限制上行任务卸载链路传输性能的瓶颈,为降低系统能耗,对SIC顺序进行了讨论,提出了联合信道增益与任务时延约束的最优SIC顺序。在满足设备给定任务时延、设备最大发射功率约束以及UAV轨迹的约束下,基于最优SIC顺序提出了最小化系统能耗的问题。由于该问题是个复杂的非凸问题,采取交替优化的方法求解该优化问题,以实现功率分配和UAV轨迹的优化;利用匹配理论,提出了低复杂度算法来得到不同时隙的最优设备分组。仿真结果表明,与其他SIC顺序相比,最优SIC顺序能够在相同的任务时延约束下实现更小的系统能耗;所提的低复杂度设备分组算法能够得到最优设备分组。