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上行正交频分多址接入系统快速盲频偏估计算法

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西安交通大学学报 2013年第12期47卷 77-83页

作者：周游郑娜娥胡捍英解放军信息工程大学信息系统工程学院郑州450002

为了提高上行正交频分多址接入(OFDMA)系统多用户频偏(CFO)估计收敛速度,提出了一种基于重复因子的快速盲CFO估计算法。在窄带信号的假设条件下,利用直线阵接收信号的自相关、互相关矩阵特征值完成波达方向(DOA)估计,进而根据DOA与子载... 详细信息

为了提高上行正交频分多址接入(OFDMA)系统多用户频偏(CFO)估计收敛速度,提出了一种基于重复因子的快速盲CFO估计算法。在窄带信号的假设条件下,利用直线阵接收信号的自相关、互相关矩阵特征值完成波达方向(DOA)估计,进而根据DOA与子载波以及CFO的对应关系建立子空间,并利用子空间之间的正交性完成CFO估计;通过引入信号重复因子,以循环移位的方式重复使用同一OFDMA符号的数据,大大减少了建立子空间时所需要的OFDMA符号数。另外,以多项式求根代替一维搜索完成最终CFO的求解,使得算法性能不受搜索步长的限制。仿真结果表明,该算法在保证估计精度的同时,能够有效减少算法所需的符号数,当子载波数为64、用户数为4时,在理想情况下所需符号数仅为原来的1/10。

关键词：正交频分多址接入盲频偏估计波达方向子空间重复因子

一种基于AP协作的多小区多用户全双工MAC协议

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西北工业大学学报 2021年第3期39卷 502-509页

作者：彭美平李波闫中江杨懋西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

针对下一代无线局域网(wireless local access network,WLAN)多小区高密集部署重叠覆盖场景中,冲突加剧所导致的缓存信息收集效率低、系统吞吐量急剧下降的问题,提出一种基于接入点协作的多小区多用户全双工多址接入协议(access point c... 详细信息

针对下一代无线局域网(wireless local access network,WLAN)多小区高密集部署重叠覆盖场景中,冲突加剧所导致的缓存信息收集效率低、系统吞吐量急剧下降的问题,提出一种基于接入点协作的多小区多用户全双工多址接入协议(access point cooperation based multi basic service set multi-user full duplex multiple access protocol,CMMFD)。设计了一种面向重叠覆盖区域站点(station,STA)的信道资源分配算法,该算法中接入控制(access control,AC)设备根据重叠覆盖区域中STA个数的占比,为所有STA分配回复缓存和干扰信息(buffer state and interference information,BI)时所使用的信道资源;设计了一种基于接入点(access point,AP)协同发送触发帧收集所有STA BI信息的协议流程,STA在收到触发帧之后,根据AC分配的信道资源以概率P接入信道回复并汇报BI信息;设计了一种基于全双工的多小区多用户信道资源分配算法,AC根据所有AP上报的BI信息,分配信道资源并调度多小区中STA在子信道上进行多用户全双工传输。仿真结果表明:在多小区重叠覆盖场景下,相比Mu-FuPlex协议,EnFD-OMAX协议,CMMFD协议的系统吞吐量提升了29.6%。

关键词：下一代无线局域网媒体接入控制协议正交频分多址接入全双工多AP协作

下一代WLAN中一种基于分组的上行OFDMA随机接入方法

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西北工业大学学报 2020年第1期38卷 155-161页

作者：杨桉楠李波杨懋闫中江西北工业大学电子信息学院

传统的无线局域网(wireless local area network,WLAN)标准IEEE 802.11采用载波侦听/冲突避免机制,允许单个用户竞争信道接入。而即将到来的下一代WLAN标准IEEE 802.11ax,将正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)技术和随机接入相结合,在上行传输中可以采用上行OFDMA随机接入(uplink OFDMA random access,UORA)技术,允许多个用户同时随机接入信道传输数据,因此提高了网络的资源利用率。虽然IEEE 802.11ax中的UORA技术具有信令开销小的优点,但是当用户数较多的时候,随机接入的冲突增加会导致网络吞吐量下降。因此,提出一种分组UORA的接入方法,无线接入点(access point,AP)作为中心调度节点对用户和资源进行分组,为不同组的用户和资源设置不同的标签,用户只能随机接入具有相同标签的资源。通过建立数学模型和仿真的方法,验证了分组UORA方法的有效性。分组UORA方法的网络吞吐量较IEEE 802.11ax中的原始UORA有所提升,因此具有一定的实际意义。

关键词：无线局域网正交频分多址接入上行OFDMA随机接入分组

智能反射面辅助OFDMA云接入网的资源分配方法

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小型微型计算机系统 2023年

作者：程麒张昱彭宏浙江工业大学信息工程学院浙江省通信网技术应用研究重点实验室

本文研究了智能反射面（IRS）辅助OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入）云无线接入网（C-RAN）的下行链路传输系统，其中基带处理单元（BBU）池通过多个远端射频头（RRH）与多个用户进行通信。RR... 详细信息

本文研究了智能反射面（IRS）辅助OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入）云无线接入网（C-RAN）的下行链路传输系统，其中基带处理单元（BBU）池通过多个远端射频头（RRH）与多个用户进行通信。RRH到用户的接入链路采用OFDMA接入技术。对于BBU池到RRH，采用无线前传链路，并且部署多个IRS以增强链路传输能力。在BBU池和每个RRH发射功率约束下，本文提出通过联合优化前传链路和接入链路资源配置使下行用户和速率最大化。由于该资源配置问题是非凸的，首先采用连续凸逼近（SCA）对目标以及约束条件进行转换。其次，将转换后的问题拆分成三个子问题来交替性求解。最后，计算机仿真结果显示了所提出的联合资源分配方法与其他基准方案相比具有显著的传输性能增益。

关键词：云无线接入网正交频分多址接入无线前传链路智能反射面资源配置

面向B5G高速移动通信系统的基于深度学习的信道预测方法研究

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面向B5G高速移动通信系统的基于深度学习的信道预测方法研究

作者：聂倩南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着科学技术与经济条件的快速发展,高速铁路、高速公路也呈现出爆炸式增长的趋势,给人们的出行带来了极大的便利。人们在享受便利出行的同时,对低时延、高质量通信的需求也日益迫切,这促使着高速移动场景下的无线通信技术在全... 详细信息

近年来,随着科学技术与经济条件的快速发展,高速铁路、高速公路也呈现出爆炸式增长的趋势,给人们的出行带来了极大的便利。人们在享受便利出行的同时,对低时延、高质量通信的需求也日益迫切,这促使着高速移动场景下的无线通信技术在全球引起了越来越多的关注。以后5G（Beyond 5th Generation,B5G）系统为例,当终端的移动速度达到500km/h以上时,因车辆高速移动引起的信道快速时变与多普勒频偏会严重影响用户的通信服务质量,而获取准确的信道状态信息（Channel State Information,CSI）是目前提升通信系统性能、保证用户通信质量的有效途径之一。目前,研究人员已经取得了诸多高移动性信道估计的研究成果,但由于信道估计处理和反馈等过程存在时延,使得信道估计方法获取的CSI出现过时的问题,这将导致该场景下的通信系统性能受到严重恶化。因此,为了保证B5G系统中高速移动场景的通信质量,信道预测技术备受关注,已被广泛应用于该场景下CSI的获取。为了进一步提升预测精度和预测模型的适用性,以及降低预测复杂度,本文基于现有的信道预测方法,研究更符合B5G高速移动通信系统的时变信道预测方法,主要内容和创新点如下:（1）针对高速移动多输入多输出正交频分多址接入（Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiple Access,MIMO-OFDMA）系统,提出了一种新型的多项式基扩展模型（Polynomial-Basis Expansion Model,P-BEM）与反向传播（Back Propagation,BP）神经网络联合的时变信道预测方法。为了降低计算复杂度,该方法采用P-BEM对时变信道进行建模,并通过对信道基系数进行线下训练与线上预测来获取未来时刻的信道信息。在线下训练中,该方法首先基于历史接收的导频信号获取信道的基系数估计值,然后构造训练样本,并将其送入BP神经网络训练,以获取信道预测网络模型;线上预测时,该方法基于训练得到的网络模型与历史基系数估计值,从而获取未来时刻的时域信道。理论分析和仿真结果表明,相比于现有方法,该方法的计算复杂度较低,且预测精度较高,适用于未来高速移动环境下时变信道信息的高效获取。（2）针对传统BEM模型比较固定,在高速移动场景中对时变信道建模会产生较大误差的问题,提出了一种新型的改进基扩展模型下基于BP神经网络的信道预测方法。该方法充分考虑了高速移动环境中不同车辆在相同位置处的信道具有强相关性,首先利用历史时刻信道的相关矩阵来获取最优基函数,以对传统BEM进行改进,然后采用改进后的BEM进行信道建模,并利用有限参数的基系数估计值进行线下训练和线上预测。在训练与预测过程中,该方法的目标是未来时刻的基系数值,而非时域信道信息,最后根据基系数与信道之间的转换关系,获取未来时刻的信道信息。由于基系数维度远远小于信道信息的维度,因此该方法也进一步降低了网络训练和测试阶段的复杂度。（3）相比于BP神经网络,长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络可以充分考虑到序列的时间相关性,经常被用于预测时间序列。基于此,提出了一种新型的改进基扩展模型下基于LSTM神经网络的时变信道预测方法。该方法利用改进后的基扩展模型对信道进行建模,然后,通过LSTM神经网络对信道基系数估计值进行线下训练与线上预测来获取未来时刻信道信息。在实际通信系统中,由于理想的信道信息是未知的,因此该方法将网络训练阶段的逼近目标设置为高精度的信道估计值,以增强预测模型的实用性。理论分析和仿真结果表明,相比于现有方法,该方法具有较高的预测精度和较低的复杂度,不仅适用于现有的高速移动场景,还适用于未来高速移动通信场景。

关键词：高速移动正交频分多址接入时变信道预测 BP神经网络基扩展模型 LSTM神经网络

基于深度强化学习的多小区OFDMA系统资源分配方法研究

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基于深度强化学习的多小区OFDMA系统资源分配方法研究

作者：胡静南京邮电大学

学位级别：硕士

正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)通过将可用带宽划分成一系列互相正交的子载波集合,可以动态地为接入的用户分配带宽资源,从而优化整个系统的资源利用率和数据传输速率。本文面向第五代移动通... 详细信息

正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)通过将可用带宽划分成一系列互相正交的子载波集合,可以动态地为接入的用户分配带宽资源,从而优化整个系统的资源利用率和数据传输速率。本文面向第五代移动通信技术(The 5th Generation Mobile Communication Technology,5G)的不同应用场景,考虑通信系统的数据传输速率、用户公平性以及用户服务质量,基于多智能体深度强化学习算法,对多小区OFDMA系统的资源分配方法展开了研究。本文主要工作如下:第一,研究了下行多小区单业务OFDMA系统中,以传输速率为目标的子信道分配和功率分配问题。针对传统优化方法在解决此类复杂问题时面临的求解困难、系统模型复杂和计算开销较大等问题,提出了一种集中训练分布执行的多智能体深度强化学习资源分配方法。各智能体根据相应小区的信道状态信息,首先计算出每个小区的子信道分配方案,再接着得到各小区所有用户的功率分配方案,最后基于系统反馈的奖励信息更新资源分配方案。仿真表明,多智能体深度强化学习算法可以有效提高系统的传输速率。第二,研究了一种基于决策驱动机制的多智能体深度强化学习优化算法,用来解决下行多小区OFDMA系统中,增强移动宽带(Enhanced Mobile Broadband,e MBB)和超高可靠低时延通信(Ultra-Reliable and Low Latency Communications,URLLC)业务共存下的复杂资源分配问题。该方法通过对多小区系统的信道状态信息进行监测,仅在有需要的时候执行多智能体深度强化学习过程,从而节约计算开销和计算时间。仿真表明,这种基于决策驱动机制的优化方法可以在保证e MBB和URLLC用户服务满意度水平的同时,减少不必要的学习次数,从而优化资源分配方法的效率。

关键词：多智能体深度强化学习多小区正交频分多址接入资源分配

下一代WLAN中一种空间聚集群组的OFDMA接入协议

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西北工业大学学报 2018年第5期36卷 897-903页

作者：李勇李波杨懋闫中江屈桥西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

为了提升下一代无线局域网(wireless local area network,WLAN)高密集场景下的区域吞吐量,正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)作为关键技术之一已被下一代WLAN通信标准采纳。然而,现有研究所提出的... 详细信息

为了提升下一代无线局域网(wireless local area network,WLAN)高密集场景下的区域吞吐量,正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)作为关键技术之一已被下一代WLAN通信标准采纳。然而,现有研究所提出的OFDMA多址接入技术均存在传输干扰扩散问题,即多个并行接入的节点位于位置分散的区域,从而对周边的传输干扰面积加大。提出一种空间聚集群组的OFDMA多址接入协议,空间位置接近的节点构成空间聚集群组,该协议使得空间聚集群组内的节点采用OFDMA的方式并行接入和传输,从而降低多个节点同时传输时的干扰范围,进而提升区域吞吐量。此外,根据网络仿真软件得出的结果,进行理论推导,理论分析与仿真结果相吻合。仿真结果表明,当小区节点数为100时,所提出协议的区域吞吐量比已有OFDMA协议和分布式协调功能协议分别提升15.98%和31.26%。为设计下一代WLAN媒体接入控制协议提供参考。

关键词：下一代无线局域网高密集场景空间聚集群组正交频分多址接入媒体接入控制协议

A novel resource optimization scheme for multi-cell OFDMA relay network

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Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 2016年第8期17卷 825-833页

作者： Ning DU Fa-sheng LIU College of Electrical Engineering and Automation Shandong University of Science and Technology Qingdao 266590 China Department of Mathematics and Information Engineering Dongchang College of Liaocheng University Liaocheng 252000 China

在蜂窝网络中,用户通过各自的基站相互通信,且通常位于不同的小区内。对于用户来说,基站相当于一个解码转发中继节点。除了这种传统的用户之外,我们认为相互之间需要通信的用户还可以位于同一小区内,由此产生小区内通信。在这种情况下,... 详细信息

在蜂窝网络中,用户通过各自的基站相互通信,且通常位于不同的小区内。对于用户来说,基站相当于一个解码转发中继节点。除了这种传统的用户之外,我们认为相互之间需要通信的用户还可以位于同一小区内,由此产生小区内通信。在这种情况下,基站可作为双向中继取代传统的解码转发中继,实现信息交换。多小区正交频分多址网络同时包含了这两种类型的用户。其中,资源优化分配是我们的研究重点。特别地,我们联合优化子载波分配、子载波成对和功率分配,从而最大化加权速率。通过拉格朗日对偶分解近似求解在用户功率固定的情况下基站资源的最优化问题。仿真结果表明,本文提出的策略优于现有的策略。

关键词： OFDMA 优化方案网络资源中继小区正交频分多址接入资源分配问题最终用户

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基于高斯混合模型的下行小区间干扰分布

电子与信息学报 2016年第10期38卷 2598-2604页

作者：严小军徐景朱元萍杨旸王江中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050 中国科学院大学北京100049 上海无线通信研究中心上海201210

在正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)蜂窝网络中,小区间干扰的统计特性与网络性能密切相关。下行小区间干扰的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)还没有一个闭合表达式。该文提... 详细信息

在正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)蜂窝网络中,小区间干扰的统计特性与网络性能密切相关。下行小区间干扰的累积分布函数(Cumulative Distribution Function,CDF)还没有一个闭合表达式。该文提出一种参数可显式计算的高斯混合模型对下行小区间干扰分布进行近似。进一步,利用高斯混合模型将下行小区间干扰的累积分布函数近似表示为若干个误差函数的加权和。仿真验证了高斯混合模型的准确性,并且表明基于高斯混合模型的累积分布函数能很好地近似下行小区间干扰的累积分布函数。

关键词：无线通信正交频分多址接入小区间干扰高斯混合模型累积分布函数