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。     

OFDMA Femtocell网络中混合接入方式下的资源分配策略

Femtocell(飞小区)能够有效加强室内覆盖和系统容量。混合接入(hybrid access)方式可以兼顾授权用户和非授权用户的业务体验。针对下行混合接入方式下的正交频分复用接入(OFDMA) Femtocell网络,该文提出带权重的比例公平(WPF)调度算法,为不同类型的用户提供不同的调度权重。该文提出两种算法确定用户的调度权重,一种是自适应权重的比例公平算法,实时调整调度权重;另一种是静态权重的比例公平算法,基于WPF调度的渐近性分析得到静态最优调度权重。仿真结果表明该文提出的两种算法均能在授权用户和非授权用户间合理分配资源,保证不同用户的速率需求。     

基于部分码字译码的MPA检测算法

稀疏码多址接入技术(SCMA)是一种新型非正交多址接入技术。针对SCMA中消息传递算法进行多用户检测复杂度较高的问题,提出基于部分码字球形译码多用户检测算法(PCSD-MPA)。该算法通过设置球型半径减少参与迭代的用户码字,并根据SCMA的非正交特性引入信道质量这一新的判决机制,从而进一步降低MPA算法的计算复杂度。同时采用部分码字初始概率均等分配策略,有效提升了算法的收敛速率。仿真结果表明,在球形半径设定合理的条件下,PCSD-MPA在几乎不改变系统误比特率性能的情况下降低了MPA的复杂度,且该算法的计算复杂度随着SNR的增大明显降低。     

基于正交空分复用的多用户调度策略

为了消除多用户MIMO下行系统的多用户间干扰以及改进系统的误码率性能,研究了块对角化预编码与几何均值分解的联合方案(BD-GMD).针对BD-GMD系统的资源分配和用户调度,对比了等功率分配和注水算法对系统的影响,并基于系统容量最大化,提出了一种根据用户信道的子空间特性的低复杂度的用户调度算法.此外,对比分析了穷举搜索算法和传统的贪婪算法.数值仿真结果表明,文中所提出的基于正交投影的多用户调度算法充在保证系统容量的同时降低了算法复杂度.     

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。     

基于HSDPA的信道相关分组调度算法研究

针对HSDPA(高速下行分组接入)系统中几种支持非实时业务的经典分组调度算法Max C/I(最大载干比)和PF(正比公平)算法缺乏系统公平性的问题,提出一种基于HSDPA的快速公平分组调度算法。此算法在保证信道瞬时条件和系统吞吐量的前提下,旨在为那些平均吞吐量低于某一阈值的用户提供优先被服务的机会。仿真结果表明,此算法较之Max C/I和PF算法能够保证用户间的长期公平性。     

非正交多址技术中利用对称矩阵的用户分组

现有非正交多址接入技术中,用户分组算法的实现首先对信道相似度门限值进行判断,选出候选成组用户;进而对候选成组用户的信道增益差进行比较,选出最优的成组用户。然而,上述分步求解算法中信道相似度门限值的设置存在一定的随机性,导致候选成组用户的选取不准确,从而影响分组结果,限制系统性能的提升。针对上述问题,提出利用对称矩阵的用户分组算法,对用户信道相似度进行非线性变换,而后将用户信道相似度和增益差线性求和构建成新的信道信息矩阵,进一步利用该矩阵的对称性进行求解。仿真分析表明该方法分组结果比设置门限的传统方法更优,在不同用户数目时系统容量均得到提升。在传统方法门限值为0.95时,所提算法系统容量在用户数为16时提升了13.4 Mb/s。     

一种低复杂度的多用户分集调度算法

利用多用户分集增益可以显著的提高系统容量,但最大化吞吐量的调度算法会导致用户不公平的占用资源,比例公平算法在损失较大容量的条件下可以让用户公平的分享资源。本文重点考虑多用户分集系统中的系统容量和公平性的折中,结合最大化吞吐量和比例公平调度算法的思想,提出一种低复杂度的加权调度算法,并推导出门限反馈和全反馈时的系统容量和公平性的理论表达式。仿真结果表明,所提算法在损失较少容量的同时,可以保持较高的公平性。并且在用户数较少的同时,性能优于已有的折中算法,而在用户数较多时,可以通过设置反馈门限来降低用户的反馈开销,同时不会带来容量和公平性的损失。     

联合时域−波束域非正交多址接入

为了提高系统容纳连接设备的能力,提出了一种适用于毫米波大规模多输入多输出系统的联合时域?波束域非正交多址接入方案。该方案利用用户空间信道的相关性和差异性实现波束域接入,利用稀疏扩频技术实现时域接入,并以提高系统的通信可靠性为优化目标,构造并求解了联合域稀疏接入矩阵设计的优化问题。最后,基于联合域信道质量对接入矩阵进行重构,并在消息传递算法中加入干扰消除操作,降低译码复杂度的同时提高了通信可靠性。     

时变信道下基于有效容量的OFDMA系统资源分配方案

该文给出时变信道下多用户正交频分多址接入(OFDMA)系统的有效容量表达式。为了最大化系统平均有效容量,该文利用泰勒近似得到了渐近可达的多用户调度准则,根据用户移动速度、业务时延敏感特性和有效容量的关系调度用户。仿真结果表明,该方案能够更好地提高移动用户有效容量。     

空间相关信道下的交替多用户调度算法

针对多用户多输入多输出（MIMO）系统,研究了空间相关信道下的多用户调度问题。通过推导用户信道向量夹角的统计特征,分析了多用户调度算法对所调度用户间正交性的影响。分析结果表明在空间相关信道下现有基于串行搜索的调度方法在统计意义上降低了被调度用户之间的正交性,从而导致基于串行搜索的调度算法与最优的穷举搜索之间存在较大的性能差距。为了提高相关信道下多用户MIMO系统的性能,提出了一种基于交替搜索的多用户调度算法及其低复杂度实现方法。仿真结果表明,所提出的用户调度算法能够有效地弥补基于串行搜索的调度方法的性能损失,在空间独立信道和空间相关信道下以较低的计算复杂度获得接近穷举搜索的最优性能。      

下行MIMO通信系统的多用户分集研究

该文研究了下行多用户MIMO通信系统中多用户分集问题,并且提出了两种基于最大系统容量准则的多用户分组调度算法。提出了一种基于相关用户的信道向量间内积的价值因子。通过使用该价值因子作为信道容量的评价标准,有效地降低了分组调度过程的复杂度。仿真结果显示该文提出的多用户调度算法可以明显提高系统容量;且随着系统中激活用户数量的增加,系统的调度增益不断增大。     

5G非正交多址接入中干扰消除技术研究

针对现有正交多址技术不能满足5G海量连接的场景对更高容量的需求,对非正交多址接入技术进行研究。首先对非正交多址接入技术进行介绍,非正交多址接入技术多用户数据不正交,且占用相同的时频资源进行发送,在该项技术中,接收机的设计算法尤为重要。之后对干扰消除接收机进行了研究,研究了MMSE-SIC算法,但该算法在用户负载大时,时延较大。结合并行干扰消除技术的优点提出了准并行干扰消除算法,该算法相较于MMSE-SIC时延减小近50%,但性能下降较大。针对高负载场景提出改进干扰消除算法,在保证性能下降不大时,缩短了高负载情况下系统时延。     

基于稀疏码多址接入技术的可见光通信系统性能研究

5G新技术应用于可见光通信(Visible Light Communication, VLC)场景对系统容量以及频谱效率有了更高的要求,稀疏码多址接入(Sparse Code Multiple Access, SCMA)技术作为一种新型的非正交多址接入(Non-Orthgonal Multiple Access, NOMA)技术可作为解决方案。针对上述方案,搭建了VLC-SCMA系统,使得系统在相同的频谱资源下能够拥有更大的系统容量和频谱效率,同时为了降低系统复杂度,加快接收端进行多用户检测时的收敛速度,提出了基于串行改进下的部分外部信息传递的消息传递算法(Message Passing Algorithm Based on Serial Strategy for Partial External Information Transmission, SPEIT-MPA)。通过在迭代过程中设置门限值过滤掉携带信息量较少的外部信息点,利用串行改进使得算法迭代过程进一步简化。在VLC-SCMA系统中的仿真结果表明,对比原始算法,新算法可以在保证误码率(Bit Error Rate, BER)...     

一种公平的多天线多小区联合调度算法

为了能够以较小的实现复杂度有效减少多天线蜂窝系统中的小区间干扰,同时保证系统中的用户公平性,提出一种新的多小区联合调度算法,提出的算法的复杂度远远低于最优多小区联合调度算法。该算法将系统分簇并在每个簇内按一定比例选择部分平均速率较低的用户,之后在簇内按照给定的优化目标进行联合调度。仿真结果表明：与单小区调度算法相比,提出的多小区联合调度算法可以显著增加系统平均速率,而且可以取得与单小区调度算法类似的用户公平性。     

高速移动场景下的多用户OFDM系统功率分配

数据传输速率最大化是无线通信系统的重要指标。为了表征用户-基站关联和功率分配,我们研究了高速移动场景下多用户正交频分复用(OFDM)系统的资源分配问题。为了解决具有挑战性的混合整数规划问题,本文将利用匹配算法对用户和基站之间进行匹配,然后对匹配成功的用户-基站匹配对进行功率分配,对于这一非凸问题提出了连续凸逼近算法来获得次优解,以实现良好的计算复杂度与优化之间的权衡,仿真结果表明,文章所提出的算法具有良好的性能。     

最大化SLNR及软频率复用的比例公平调度算法

针对 LTE-Advanced 系统中小区间干扰及用户公平性问题,提出了最大化信漏噪比(SLNR)及软频率复用的比例公平调度算法(SLNR–SFR–PF)。该算法通过基于最大化 SLNR的分布式预编码和软频率复用的方法抑制小区间干扰,并结合比例公平调度算法,提高用户的公平性。仿真结果表明,与 SLNR–PF 算法相比,SLNR–SFR–PF 算法使系统容量提高了约7.9%,同时,小区边缘的平均用户数据速率提高了11.5%。     

一种抑制小区间干扰的比例公平调度算法

针对LTE-Advanced系统中小区间干扰及用户公平性问题,提出了基于多小区联合预编码和静态功率控制的比例公平(MCPPC-PF)调度算法。通过干扰空间迫零和静态控制发射功率的方法抑制小区间干扰,并结合比例公平(PF)调度算法,提高用户的公平性。仿真结果表明,与传统算法相比,MCPPC-PF算法提升系统容量的同时还提高了用户的公平性;与基于多小区联合预编码和静态功率控制的最大化吞吐量调度算法相比,MCPPC-PF算法在系统容量损失了4.6%的情况下,边缘用户容量提高了约45%。     

广义空间调制系统的正则化OMP检测算法

在广义空间调制（GSM）系统中,最大似然（ML）检测可以取得最优的检测性能,然而其计算复杂度随激活天线数的增加急剧增长。针对这一问题,提出了一种基于稀疏重构理论的低复杂度检测算法——正则化正交匹配追踪（ROMP）算法。该算法首先根据信道矩阵和当前残差的内积选取多个候选激活天线索引,接着对候选天线索引按正则化标准进行可靠性验证,剔除错误索引,缩小信号的搜索空间,最后通过求解最小二乘问题估计信号。仿真结果表明,与经典的正交匹配追踪（OMP）算法相比,所提算法以少许复杂度的增加为代价极大提升了检测性能,能够在检测性能与复杂度之间取得更好的折中。