非正交多址接入系统中基于受限马尔科夫决策过程的网络切片虚拟资源分配算法

针对无线接入网络切片虚拟资源分配优化问题,该文提出基于受限马尔可夫决策过程(CMDP)的网络切片自适应虚拟资源分配算法。首先,该算法在非正交多址接入(NOMA)系统中以用户中断概率和切片队列积压为约束,切片的总速率作为回报,运用受限马尔可夫决策过程理论构建资源自适应问题的动态优化模型;其次定义后决策状态,规避最优值函数中的期望运算;进一步地,针对马尔科夫决策过程(MDP)的“维度灾难”问题,基于近似动态规划理论,定义关于分配行为的基函数,替代决策后状态空间,减少计算维度;最后设计了一种自适应虚拟资源分配算法,通过与外部环境的不断交互学习,动态调整资源分配策略,优化切片性能。仿真结果表明,该算法可以较好地提高系统的性能,满足切片的服务需求。     

异构蜂窝网络中基于能效的非正交多址接入下行功率分配算法

该文针对应用非正交多址接入(NOMA)技术的异构蜂窝网络,在考虑层间层内干扰的情况下,提出一种能效最大化的功率分配算法。该算法主要包括两部分,一部分为子信道内用户功率分配因子的求解,主要利用差分优化的方法,迭代求解。另一部分为子信道间的功率分配,主要利用凹凸程序法将原有的非凸问题简化为可解的凸问题,最后利用拉格朗日求解法得出功率最优解。仿真结果表明该算法有良好的迭代性,且新算法表明利用NOMA技术得到的系统能效较利用正交技术得到的系统能效提高了至少44%以上。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

多用户认知非正交多址接入系统中断性能分析及功率分配算法

非正交多址接入(NOMA)是5G网络关键候选技术之一,其与认知无线电(CR)技术相结合形成系统(CR-NOMA),能够实现更高的频谱效率及更大的吞吐量。该文将直传与中继协同传输(CDRT)方案引入多用户CR-NOMA系统,其中CDRT表示次级源(SS)直接与近端次级用户通信,而仅通过中继(R)与多个远端次级用户通信。在非理想自干扰消除和全双工(FD)中继情况下,推导了每个NOMA用户中断概率(OP)的精确闭式表达。此外,在该系统模型下分析SS, R和用户的收益最优化问题,提出一种基于收益的两阶段迭代功率分配算法。仿真结果显示,在高信噪比(30 dB)条件下,与随机功率分配及平均功率分配方案相比,该文所提算法的用户和速率、SS总收益、R总收益分别可最高提升13%, 56%及26%。蒙特卡罗仿真验证了理论分析与实验结果的一致性。     

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。     

面向用户体验的多小区混合非正交多址接入网络资源分配方法

该文研究了多小区混合非正交多址接入(MC-hybrid NOMA)网络的资源分配.为满足异构用户的服务体验,以最大化全网综合平均意见评分(MOS)累加和为目标,考虑基站选择、信道接入和功率资源分配的联合优化问题,该文提出一种用户、基站和信道3方的2阶段转移匹配算法,并根据用户MOS进行子信道功率优化.仿真结果表明所提多小区混合NOMA网络资源分配方案能有效提升全网用户服务体验和公平性.     

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。     

基于能效的NOMA蜂窝车联网动态资源分配算法

在支持车与车直接通信(V2V)的非正交多址接入(NOMA)蜂窝网络场景下,针对V2V用户与蜂窝用户的干扰以及NOMA准则下的功率分配问题,该文提出一种基于能效的动态资源分配算法。该算法首先为了保证V2V用户的时延及可靠性同时满足蜂窝用户的速率需求,联合考虑子信道调度、功率分配和拥塞控制,建立了最大化系统能效的随机优化模型。其次,利用李雅普诺夫随机优化方法,通过控制可接入数据量保证队列稳定性以避免网络拥塞,并根据实时网络负载状态动态地进行资源调度,设计一种次优化子信道匹配算法获得用户调度方案,进一步,利用凸优化理论和拉格朗日对偶分解方法得到功率分配策略。最后,仿真结果表明,该文算法可以满足不同用户的服务质量(QoS)需求,并在保证网络稳定性前提下提高系统能效。

     

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。     

基于能量效率的双层非正交多址系统资源优化算法

该文针对双层非正交多址系统(NOMA)中基于能量效率的资源优化问题,该文提出基于双边匹配的子信道匹配方法和基于斯坦科尔伯格(Stackelberg)博弈的功率分配算法。首先将资源优化问题分解成子信道匹配与功率分配两个子问题,在功率分配问题中,将宏基站与小型基站层视作斯坦科尔伯格博弈中的领导者与追随者。然后将非凸优化问题转换成易于求解的方式,分别得到宏基站和小型基站层的功率分配。最后通过斯坦科尔伯格博弈,得到系统的全局功率分配方案。仿真结果表明,该资源优化算法能有效地提升双层NOMA系统的能量效率。

     

基于网络切片的网络效用最大化虚拟资源分配算法

为了实现网络资源的动态分配,提高网络资源利用率,满足用户业务多样性带来的切片网络差异需求,该文提出一种基于网络效用最大化的虚拟资源分配算法。该算法采用商业化模式将频谱资源作为收益载体,并对不同切片网络进行差异化定价。同时将计算资源和回程链路作为开销,还考虑了切片网络对计算资源和频谱资源的差异性需求,最后以最大化网络收益建立效用模型。并通过拉格朗日对偶分解设计了分布式迭代算法对效用模型进行求解。仿真结果表明,该算法提高了服务用户比例,并使得网络资源获得最大收益。     

基于在线拍卖的网络切片资源分配算法

为满足未来移动通信网络中多样化的业务需求,为用户提供定制化服务的同时提升网络经济效益,该文提出一种基于在线拍卖的网络切片资源分配算法。根据业务类型将用户的服务请求转化为相应投标信息,以最大化拍卖参与者的社会福利为目标,将切片资源分配问题建模为基于多业务的在线赢家确定问题。结合资源分配与价格更新策略,实现基于在线拍卖的资源优化配置。仿真结果表明,该算法能够在满足用户业务需求的同时,提升网络经济效益。

     

基于上行非正交多址接入技术的星空地融合网络性能分析

针对光电混合的星空地融合网络上行链路,该文研究了多天线波束成形技术和上行非正交多址接入(NOMA)技术相结合的系统遍历和速率性能。首先,在无人机采用多天线和上行NOMA技术条件下,为实现系统和速率最大化,提出了一种基于统计信道状态信息的波束成形方案。接着,假设卫星-无人机链路采用自由空间光链路且服从伽马-伽马衰落,无人机-地面用户链路采用射频链路且服从相关瑞利衰落,推导了系统和速率的闭合表达式。最后,通过数值仿真验证了理论分析的正确性。仿真结果表明,与正交多址接入(OMA)方案相比,所提方案提高了系统性能,并且与基准波束成形(BF)方案相比,所提方案具有更好的性能优势。