基于连续凸逼近的协作式非正交多址接入联合无线携能通信的能效优化方案

在传统的非正交多址(NOMA)系统中,通常将更多的功率分配给边缘用户以此来保证其通信质量,系统公平性以牺牲系统容量为代价。基于协作通信的NOMA系统虽可解决上述问题,但在协作阶段中心用户需承担中继的作用,这种方式必将给中心用户带来一定的负担。为了兼顾系统容量和公平性,该文提出一种基于协作通信和无线携能通信(SWIPT)的新型资源分配方案,该方案在满足边缘用户通信质量情况下,使用能量收集设备完成能量收集,通过连续凸逼近(SCA)求解目标问题最大化系统能效。仿真结果表明,与传统NOMA和协作式非正交多址接入系统(CNOMA)相比,CNOMA-SWIPT系统的能量效率得到了较大的提高,在基站最大发射功率为30 dBm时相比NOMA系统能达到60.8%的增益,相比CNOMA系统能达到比CNOMA系统高出约11.5%的增益,更符合绿色通信的发展理念。     

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...     

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。      

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。     

NOMA-VLC系统中最大化总和速率功率分配方法

非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access, NOMA)被认为是提高无线通信系统频谱效率的一种很有前途的技术。文中将NOMA技术应用于可见光通信(Visible Light Communication, VLC)中，提出了一种基于深度Q网络(Deep Q Network, DQN)强化学习算法的功率分配方案来解决可见光通信系统最大化总和速率优化问题，该方案充分考虑了用户的信道条件，能够提升系统总和速率，可为VLC系统的功率分配问题提供新的思路。仿真结果表明，所提算法比Q学习功率分配算法、增益比功率分配算法、随机功率分配算法拥有更高的总和速率，在用户数小于11的范围内，总和速率平均分别提升了6.28%、12.20%、51.36%。     

全双工认知NOMA网络下中继选择策略性能分析

本文把非正交多址接入(NOMA)技术与认知网络相结合,提出了一种基于多中继选择的认知NOMA网络模型。考虑了在瑞利衰落信道下,主网络借助次级网络中的全双工中继实现可靠通信,作为回报,次级网络允许接入授权频谱来传输次级信号。中继同时接收主次信号后,采用串行干扰消除技术(SIC)依次解码主次信号,并根据NOMA协议转发信号到主次用户端。推导了在两种中继选择策略下认知NOMA网络中断概率,并通过了蒙特卡罗仿真验证。仿真结果表明,两阶段中继选择策略和全双工技术能有效提高系统中断性能。      

基于NOMA的D2D辅助中继系统性能分析与优化

本文针对两阶段NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access)-D2D((Device-to-Device)辅助中继场景提出了一种功率优化算法，推导分析了各用户的中断概率。构建了以最大化系统各态历经容量为目标的优化问题，由于一、二两阶段通信用户的差异性，重点优化了对提升系统容量起决定作用的第一阶段功率分配因子，分析证明了原优化问题存在极值点，并利用凸函数性质获得了优化的功率分配因子，并且进一步推导分析了各个用户的中断概率。仿真结果表明，理论推导的中断概率值与仿真结果完全一致，证明了推导的正确性，本文提出的功率优化算法能显著提高系统容量，且降低了中断概率。例如当SNR为35dB时，本文算法可以提高约17.6%的系统容量，而作为辅助中继用户的中断概率大约降低了81.3%。      

两阶段中继选择策略下SWIPT-CR-NOMA网络的中断性能分析

针对采用无线携能传输(SWIPT)的多中继协作底层认知NOMA网络,提出一种基于NOMA和串行干扰消除协议的两阶段中继选择策略(TSRS).在保护主用户的干扰温度限约束下,次级网络源节点和最优中继均以固定功率分配生成多用户叠加信号向下一跳链路发送,最优中继采用功率分割方案采集能量,只利用从第一跳链路采集到的能量提供解码...     

基于粒子群算法的下行CR-NOMA网络资源分配

将非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术应用于认知无线电(Cognitive Radio,CR)次网络,使次用户的信号在功率域叠加,可以进一步提高次网络的吞吐量。为此,将粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)应用于底层模式的CR-NOMA网络进行资源分配,并分为子信道分配和功率分配两个步骤。在子信道分配中,使用结合遗传算法思想的粒子群算法提高算法的全局搜索能力。在此基础上,使用基于罚函数的粒子群算法对子信道功率和信道内用户功率进行分配。仿真结果表明,提出的基于粒子群算法的CR-NOMA网络资源分配相比以往算法能获得更高的次网络吞吐量。     

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。     

A matching game framework for users clustering and resource allocation with wireless power transfer in a CR-NOMA network

This paper investigates the resource allocation in a massively deployed user cognitive radio enabled non-orthogonal multiple access (CR-NOMA) network considering the downlink scenario. The system performance deteriorates with the number of users who are experiencing similar channel characteristics from the base station (BS) in NOMA. To address this challenge, we propose a framework for maximizing the system throughput that is based on one-to-one matching game theory integrated with the machine learning technique. The proposed approach is decomposed to solve users clustering and power allocation subproblems. The selection of optimal cluster heads (CHs) and their associated cluster members is based on Gale-Shapley matching game theoretical model with the application of Hungarian method. The CHs can harvest energy from the BS and transfer their surplus power to the primary user (PU) through wireless power transfer. In return, they are allowed to access the licensed band for secondary transmission. The power allocation to the users intended for power conservation at CHs is formulated as a probabilistic constraint, which is then solved by employing the support vector machine (SVM) algorithm. The simulation results demonstrate the efficacy of our proposed schemes that enable the CHs to transfer the residual power while ensuring maximum system throughput. The effects of different parameters on the performance are also studied.     

基于短包通信的NOMA下行链路安全传输

面向物联网业务中的低时延需求,将短包通信(SPC)和非正交多址接入(NOMA)技术相结合,针对存在窃听者的情况研究多用户NOMA系统中的安全传输问题.以最大化弱用户的安全吞吐量为目标,考虑用户译码错误概率约束、总功率约束和功率分配约束,提出了一种低复杂度的功率分配方案实现系统安全传输.为解决复杂的目标函数和不可靠的串行...     

一种面向CR-NOMA系统的动态功率分配算法

在密集小区的认知无线电非正交多址（cognitive radio non-orthogonal multiple access, CRNOMA）网络场景下,针对用户采取Underlay方式复用时信道频带利用率低的问题,提出了一种基于能效的组合用户动态功率分配算法.该算法在保证主用户服务质量前提下,基于用户之间的干扰和信干噪比,优化了组合多用户的接入方案,使信道接入用户数量最大且提高了频带利用率.同时,根据增益排序下的功率差额配比改进了剩余功率再分配方案,使空闲功率重新利用更加合理和有效.仿真结果表明,本文算法可以有效实现接入用户数量最大化的同时提高了频谱利用率.     

Cross‐layer 1 and 5 user grouping/power allocation/subcarrier allocations for downlink OFDMA/NOMA video communications

Wang et al proposed cross‐layer resource allocation for orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) video transmission systems. Unlike Wang et al, we add non‐orthogonal multiple access (NOMA) to the downlink OFDMA video transmission system and propose power allocation for users on each subcarrier (cluster) to minimize sum of video mean square error (MSE) to increase the peak signal‐to‐noise ratio (PSNR), the video quality. For OFDMA/NOMA video communication systems, we propose cross‐layer user clustering to reassign the subcarriers based on sum video distortion minimization and derive the optimal power allocation among NOMA users on the same subcarrier to minimize the sum video distortion. Numerical results show that the proposed scheme outperforms the previous OFDMA cross‐layer scheme by Wang et al by 2.2 to 4.5 dB in PSNR and previous OFDMA NOMA physical layer scheme by Ali et al by 2 to 4.4 dB in PSNR, when SNR = 15 dB, and the number of users is 6 to 12.     

NOMA增强型D2D通信的资源分配算法

传统蜂窝网络中,多址接入技术起着尤为关键的作用,与正交多址（Orthogonal Multiple Access,OMA）技术相比,非正交多址（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）能够支持的用户数量远远超过可用正交资源的数量,可以达到更高的频谱效率和用户公平性。因此,为提高异构蜂窝网络的整体容量,本文研究了NOMA增强型设备到设备（Device to Device,D2D）的资源分配问题,并将其分解为两个独立的子问题:信道分配和功率控制。一方面,基于Coalition博弈为D2D组分配合适的信道;另一方面,对D2D发送功率和功率分配因子依据可行解域进行联合优化,以最大化整个网络中D2D可实现速率。仿真结果表明所提算法在保证系统性能的同时,还可以有效降低计算复杂度。      

Resource allocation in NOMA heterogeneous network based on MEC

Aiming at maximizing the cache revenue,a joint user association and power allocation algorithm was proposed for the matching of base stations with users and power allocation in a NOMA heterogeneous network with caches,a NOMA joint optimization algorithm which was achieved by combing with message passing and DC programming was proposed.First,the constraints were incorporated into the objective function,and the user association result was obtained by calculating the marginal of the message passing between the function node and the variable node in the new optimization problem.Then,the original optimization problem was transformed into the form of the difference between two convex functions,and allocate power resources through DC programming.Finally,the final user association and power allocation results are obtained through iterative calculations.Simulation results prove that the proposed algorithm effectively improves network performance.     

Power allocation for downlink multiuser hybrid NOMA‐OMA systems: An auction game approach

Nonorthogonal multiple access (NOMA) is viewed as one of the key enabling candidate for the fifth‐generation systems. The effectiveness of such networks heavily relies on the power allocation. This paper addresses the problem of power allocation in a downlink multiuser hybrid NOMA‐orthogonal multiple access (OMA) network, where NOMA is integrated into OMA. Users with strong channel conditions are paired up with the users having weak channel conditions based on a random mechanism. Further, user pairs compete in an auction game for the transmit power being sold by the base station. Bids are placed iteratively by each user pair such that it maximizes their own utility. The existence of a unique Nash equilibrium has been proved theoretically. Simulation results show that the proposed scheme achieves higher average sum rate of users in comparison with that of the existing algorithms.