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无人机辅助的非正交多址反向散射通信系统max-min速率优化算法

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电子与信息学报 2023年第7期45卷 2358-2365页

作者：王正强胡扬樊自甫万晓榆徐勇军多滨重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 成都理工大学计算机与网络安全学院成都610059

无人机(UAV)、非正交多址(NOMA)和反向散射通信(BC)相结合,可以满足热点地区高容量需求,提高通信质量。该文提出一种无人机辅助的NOMA反向散射通信系统最小速率最大化资源分配算法。考虑无人机发射功率、能量收集、反射系数、传输速率... 详细信息

无人机(UAV)、非正交多址(NOMA)和反向散射通信(BC)相结合,可以满足热点地区高容量需求,提高通信质量。该文提出一种无人机辅助的NOMA反向散射通信系统最小速率最大化资源分配算法。考虑无人机发射功率、能量收集、反射系数、传输速率以及连续干扰消除(SIC)解码顺序约束,建立基于系统最小速率最大化的资源分配模型。首先利用块坐标下降将原问题分解为无人机发射功率优化、反射系数优化和无人机位置与SIC解码顺序联合优化3个子问题,然后使用反证法给出无人机最优发射功率,再用变量替换法和连续凸逼近将剩余子问题进一步转化为凸优化问题进行求解。仿真结果表明,所提算法在系统和速率与用户公平性之间具有较好折中。

关键词：反向散射通信无人机非正交多址资源分配

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非正交多址接入中稀疏多用户检测方法

西安电子科技大学学报 2017年第3期44卷 151-156页

作者：李燕龙陈晓詹德满王俊义桂林电子科技大学认知无线电与信息处理教育部重点实验室广西桂林541004 中国电子科技集团公司第54研究所通信网信息传输与分发技术重点实验室河北石家庄050081

针对未来5G上行非正交多址接入系统多用户检测中连接用户数大、一定时间内活跃用户少和信号稀疏的特点,利用压缩感知理论和5G非正交多址系统需求,设计了一种码片映射码分多址的非正交多址系统.通过压缩感知技术联合检测出上行非正交多... 详细信息

针对未来5G上行非正交多址接入系统多用户检测中连接用户数大、一定时间内活跃用户少和信号稀疏的特点,利用压缩感知理论和5G非正交多址系统需求,设计了一种码片映射码分多址的非正交多址系统.通过压缩感知技术联合检测出上行非正交多址系统中活跃用户和数据,由于用户不再发送给基站自身活跃状态的信息,也无需提前与基站进行交互,因此大大降低了控制信令的开销和传输时延.仿真结果表明,该系统不仅能够利用压缩感知理论可靠地检测出活跃用户和数据,同时还可以实现过载,在活跃用户较为稀疏情况下,过载率可达300%,大幅提升了频谱利用率.

关键词：非正交多址多用户检测压缩感知过载

非正交多址系统中基于公平性改善的双层挤压迭代功率分配方法

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计算机应用研究 2024年第6期41卷 1815-1819页

作者：何华梁彦霞刘原华西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121

为了解决下行非正交多址系统中多用户通信的公平性问题,提出了基于公平性改善的双层挤压迭代功率分配方法。研究内容包括:首先,设计基于用户信道增益差的用户信道分裂过程,方便动态调整功率挤压时的挤压程度;其次,从强用户到弱用户进行... 详细信息

为了解决下行非正交多址系统中多用户通信的公平性问题,提出了基于公平性改善的双层挤压迭代功率分配方法。研究内容包括:首先,设计基于用户信道增益差的用户信道分裂过程,方便动态调整功率挤压时的挤压程度;其次,从强用户到弱用户进行内层功率挤压迭代,根据信道分裂情况设置挤压因子与附加挤压因子,使信道分裂处的弱用户对强用户挤压程度更强;第三,对内层挤压功率进行外层迭代的再分配与再挤压,可保持总功率不变的情况下,进一步提升功率分配的公平性。仿真结果表明:对比信道分裂下与信道未分裂下的公平性指数,其性能提升了25%;对比仅进行挤压因子与附加挤压因子调整,而未进行内外层迭代次数调整的情况,公平性指数性能提升了53.71%,同时,所提算法比注水算法达到的公平性指数明显改善,在公平性提升方面达到了较好的效果。

关键词：非正交多址公平性功率挤压双层迭代

去蜂窝大规模多输入多输出非正交多址系统中基于量子菌群优化的接入点选择方案

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电子与信息学报 2023年第6期45卷 2016-2023页

作者：李飞闫志伟李汀宋云超耿晨雨南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023

去蜂窝大规模多输入多输出非正交多址(MIMO-NOMA)系统的接入点(AP)选择,对有效降低系统的回程链路开销、提高用户的下行可达速率影响较大。该文针对AP选择的去蜂窝大规模MIMO-NOMA系统下行链路建立了用户平均速率的表达式;在此基础上,... 详细信息

去蜂窝大规模多输入多输出非正交多址(MIMO-NOMA)系统的接入点(AP)选择,对有效降低系统的回程链路开销、提高用户的下行可达速率影响较大。该文针对AP选择的去蜂窝大规模MIMO-NOMA系统下行链路建立了用户平均速率的表达式;在此基础上,提出了基于量子菌群优化(QBFO)的AP选择方案,将AP与用户的连接关系以量子比特的形式编码,利用自适应量子旋转门模拟细菌趋化,实现细菌位置更新,通过对量子细菌种群进行测量,获得AP与用户的选择解集,并引入驱散操作避免算法陷入局部最优。实验结果表明,所提方案能够在降低回程链路开销的同时显著提高用户的下行平均速率,相较于基于接收功率和基于信道估计均方误差的AP选择方案,该文所提方案在降低用户间干扰、提高系统总吞吐量方面表现更优。

关键词：去蜂窝大规模多输入多输出非正交多址接入点选择量子菌群优化

基于协作非正交多址的无人机辅助卫星通信系统中断性能分析

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电子与信息学报 2022年第9期44卷 3033-3042页

作者：林敏朱丽文孔槐聪郭克锋欧阳键南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 航天工程大学航天信息学院北京101407

针对无人机(UAV)辅助的卫星通信系统下行链路,该文研究了基于多天线波束成形和协作非正交多址(NOMA)技术相结合的多用户传输系统。首先,在UAV采用多天线和NOMA技术服务多个用户的情况下,基于用户平均信干噪比最大化准则,提出一种利用角... 详细信息

针对无人机(UAV)辅助的卫星通信系统下行链路,该文研究了基于多天线波束成形和协作非正交多址(NOMA)技术相结合的多用户传输系统。首先,在UAV采用多天线和NOMA技术服务多个用户的情况下,基于用户平均信干噪比最大化准则,提出一种利用角度信息的波束成形方案。其次,在卫星-UAV链路服从相关阴影莱斯分布,而UAV-地面用户链路服从Nakagami-m分布的条件下,推导出系统的中断概率闭合表达式。然后,为了进一步分析系统性能,还推导了高信噪比条件下系统的中断概率近似表达式。最后,计算机仿真验证了理论分析的正确性和所提方案的优越性。

关键词：卫星通信无人机协作传输非正交多址波束成形

非正交多址系统中基于Raptor码的下行传输设计与优化

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小型微型计算机系统 2021年第8期42卷 1735-1740页

作者：张昱李昊彭宏卢为党浙江工业大学信息工程学院杭州310023 东南大学移动通信国家重点实验室南京210096

本文研究了块衰落信道下非正交多址系统(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)中基于Raptor码的两用户下行传输系统.基站将要发送给两用户的信息先分别进行Raptor码编码及调制,再将其按一定功率分配因子进行叠加后广播给两个用户.各用... 详细信息

本文研究了块衰落信道下非正交多址系统(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)中基于Raptor码的两用户下行传输系统.基站将要发送给两用户的信息先分别进行Raptor码编码及调制,再将其按一定功率分配因子进行叠加后广播给两个用户.各用户选择采用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)或直接利用置信传播算法(Belief Propagation,BP)恢复所需信息.为了进一步提升系统性能,本文针对基站仅具有信道统计状态信息下,以最大化系统平均下行速率为目标,利用外信息(Extrinsic Information Transfer,EXIT)分析,联合优化了两用户的Raptor码度数分布以及基站叠加编码功率分配因子.本文所提出的优化方法不需要实时信道状态信息,因此可以减少系统反馈开销.仿真结果显示,本文提出的优化方法能够降低系统误码率(Bit Error Rate,BER)以及提升系统平均下行速率.

关键词：非正交多址 Raptor码串行干扰消除置信传播外信息传递

下行时间反转非正交多址接入系统的设计与优化

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电子学报 2023年第3期51卷 601-612页

作者：雷维嘉张钥雷宏江谢显中重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065 重庆邮电大学研究生院重庆400065

针对时间反转多址接入系统在用户相关性较大时,用户间干扰严重,导致系统和速率下降问题,提出一种将时间反转多址接入技术与功率域非正交多址接入技术相结合的下行多址系统方案.将相关性较高的用户分为一组,组内用户符号采用非正交叠加... 详细信息

针对时间反转多址接入系统在用户相关性较大时,用户间干扰严重,导致系统和速率下降问题,提出一种将时间反转多址接入技术与功率域非正交多址接入技术相结合的下行多址系统方案.将相关性较高的用户分为一组,组内用户符号采用非正交叠加传输的方式,不同用户组的符号采用时间反转滤波器进行预处理,实现多用户符号的同时同频传输.给出了一种用户分组算法,进一步在用户最小速率和基站的总发送功率约束下,采用迭代信干噪比注水算法优化用户的发送功率以最大化系统和速率.仿真结果表明,本文方案在配备单根发送天线、预滤波器采用迫零准则设计时高发送功率下的系统和速率比常规的时间反转多址接入方案约高30%;天线数目越多,性能优势越明显.

关键词：时间反转非正交多址功率分配用户分组多用户

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非正交多址接入系统下行链路有效容量分析

非正交多址接入系统下行链路有效容量分析

作者：崔子尚郑州大学

学位级别：硕士

5G移动通信技术能够提供更好的用户体验,非正交多址接入(NOMA)技术作为5G移动通信最重要的技术之一。它能够有效提高频谱资源利用效率,而当前对NOMA技术的研究更多的是考虑它的功率分配方案、用户公平性等,针对在实际应用中需要考虑系... 详细信息

5G移动通信技术能够提供更好的用户体验,非正交多址接入(NOMA)技术作为5G移动通信最重要的技术之一。它能够有效提高频谱资源利用效率,而当前对NOMA技术的研究更多的是考虑它的功率分配方案、用户公平性等,针对在实际应用中需要考虑系统所受时延约束影响的研究仍不充分。在此背景下,本篇论文的核心思想是基于有效容量理论分别对NOMA方案以及正交多址接入(OMA)方案进行对比分析,讨论了在不同信噪比和两种不同时延约束的条件下采用NOMA方案的系统所能达到的性能相对于采用OMA方案系统的优越性。具体来讲,本文通过构建一个双用户网络,计算了在不同方案下每个用户在满足不同时延约束下在链路层分别能达到的数据速率及总有效容量,推导了每个用户个体在两种方案下的有效容量封闭表达式,并构建了仿真模型进行验证。本文首先对移动通信的发展历程进行了介绍。通过讨论国内外研究机构和学者们在移动通信技术方面的研究进展,总结出现阶段移动通信技术重点发展的方向之一,即非正交多址接入(NOMA)。对NOMA技术的概况进行了简单的介绍,同时对因现阶段社会各阶层在不同领域对通信技术的需求而提出的有效容量理论的研究现状进行了介绍。在理论部分,对NOMA技术原理、有效容量理论进行了详细的说明,然后构建了一个具有双用户的网络模型。针对这个网络分别提出了采用NOMA技术的方案和应用传统OMA技术的方案。对采用两种不同方案系统中每个用户的有效容量进行了推理,推导出了每个用户的有效容量封闭表达式。在此基础上通过数值计算,对不同信噪比和时延约束的两种方案进行合理的比较分析。以此为基础推理一个具有M个用户的网络所具备的性能表现。通过与传统的OMA方案相比较,得到本文所提的双用户网络NOMA方案以及多组NOMA对网络NOMA方案所具备的优越性。在高信噪比下,本文所提NOMA方案的性能优于OMA,且总有效容量差值随着信噪比的增加趋于稳定。最后在实验仿真部分验证了该方案的可行性。

关键词：非正交多址有效容量链路层时延约束

非正交多址接入系统中用户调度和功率分配的算法研究

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非正交多址接入系统中用户调度和功率分配的算法研究

作者：李伟重庆邮电大学

学位级别：硕士

无线终端的普及和数据流量的快速增长对现有的通信技术带来前所未有的挑战,而目前正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术无法满足网络容量快速增长的需求。因此,多址接入技术需要引入新的维度来缓解网络容量的压力。通过引... 详细信息

无线终端的普及和数据流量的快速增长对现有的通信技术带来前所未有的挑战,而目前正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术无法满足网络容量快速增长的需求。因此,多址接入技术需要引入新的维度来缓解网络容量的压力。通过引入功率域的非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术可以有效提高网络容量。本论文重点研究NOMA异构网络中用户调度和功率分配的资源分配方案。首先,通过对比现有OMA技术的特点来描述NOMA技术的优势。针对NOMA技术的应用场景,分析其基本原理。此外,重点介绍了串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术和现有的子信道匹配、功率分配方法。其次,针对NOMA异构网络中最大化系统吞吐量的资源分配问题。本文的第一个研究内容是通过联合子信道匹配和功率分配以解决最大化系统总和数据速率和用户数量之间的平衡问题。为解决该问题,本文提出了一种基于匹配理论的用户-子信道双边匹配方案。该方案考虑在满足用户最小数据速率需求和已知完美信道状态信息(Channel State Information,CSI)条件下,建立NOMA异构网络中联合用户调度和功率分配的最大化系统总吞吐量模型。针对用户调度问题,将用户和子信道认为是追求自身最大收益的两个独立集合,利用匹配理论求得用户调度问题的次优解。根据给定的子信道匹配方案,通过注水算法解决用户的功率分配问题。仿真结果表明,本文所提方案能够逼近上界且优于现有用户分组算法和正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)方案。最后,针对NOMA异构网络中最大化系统能效的资源分配问题。本文的第二个研究内容是联合用户调度和功率分配解决系统总能效的最大化问题。为解决该问题,本文建立了一种联合用户调度、子信道内用户间最优功率分配因子和子信道间功率分配的能效系统模型。由于公式化的问题是多目标优化(Multi-Objective Optimization,MOO)问题并具有非凸和NP困难两种属性,因此,本文将多目标优化问题解耦为两个单目标优化(Single-Objective Optimization,SOO)问题:(1)联合子信道内用户间能效最大化的最优功率分配因子解决子信道分配问题;(2)子信道间功率分配问题。在子信道分配方案中,本文分别利用非合作博弈、全局最优搜索解决子信道内用户间的功率分配因子问题和用户-子信道关联问题。针对子信道内用户间的功率分配因子问题,本文引入超模博弈讨论其纳什均衡(Nash Equilibrium,NE)的存在性并设计一个算法使其收敛到纳什均衡点(Nash Equilibrium Point,NEP)。根据用户-子信道之间的相互关联性,本文提出了一种基于非合作博弈的用户-子信道全局最优搜索匹配方案。根据给定的子信道分配方案,利用连续凸近似(Successive Convex Approximation,SCA)的方法将子信道间功率分配问题转化为凸问题并利用迭代进行求解。仿真结果表明,本文所提方案的能效性能优于OFDMA系统和具有相同子信道匹配方案的分数阶功率分配(Fractional Transmit Power Allocation,FTPA)算法。

关键词：非正交多址异构网络用户调度功率分配