下行NOMA系统中公平的功率分配方案

已有的非正交多址接入(NOMA)系统中最大化公平性的功率分配方案没有考虑到用户的最低速率需求。针对此问题,该文提出了NOMA系统中公平地提高用户速率的功率分配方案。首先根据信道条件以及每个用户的最低速率需求计算每个簇所需的最低功率,然后以每个簇所需的最低功率以及所有簇所需的最低总功率作为约束条件,建立满足所有用户最低速率需求的情况下公平地提高每个用户速率的功率分配优化问题,最后通过多次调整部分簇的功率得到既满足用户最低速率需求又公平地提高用户速率的功率分配方案。仿真结果显示,用户的最低速率需求不同时,所提方案中用户提高的速率和中断概率均优于相同场景中已有的功率分配方案。     

下行NOMA系统中最大化能量效率的功率分配方案

针对多簇且每个簇包含任意用户的下行非正交多址接入（NOMA）系统,提出了一种最大化系统能量效率的功率分配方案.首先推导了满足所有用户连续干扰消除需求的情况下,单个用户及单个簇所需的最低功率,建立最大化系统能量效率的用户间功率分配优化问题,然后采用二分法求解最大化单个簇内能量效率的功率分配优化问题,基于该结论将最大化系统能量效率的用户间功率分配优化问题转换为簇间功率分配优化问题,最后给出了一种迭代的簇间功率分配方案,并根据簇间功率分配的结果为单个用户分配功率.仿真结果表明,所提方案的系统能量效率高于相同场景中的已有方案.     

智能反射面辅助下行NOMA系统中权衡最大化的方法

智能反射面(IRS)辅助的单簇下行非正交多址接入(NOMA)系统中，无法同时实现信号传输速率与能量效率最优平衡，对此提出了一种资源分配方法。首先，建立了一个优化问题，旨在使信号传输速率和能量效率权衡最大化，其中的参数包括用户功率和IRS相移；然后，对该问题进行了简化，将参数简化为总功率和IRS相移；其次，通过最大化等效信道增益之和来确定IRS相移，并在已知IRS相移的情况下，通过函数极值法找到最大化速率和能量效率权衡的总功率；最后，根据得到的IRS相移和总功率，计算单个用户的功率。仿真实验结果表明，在相同速率需求的情况下，所提方案在速率与能量效率的权衡方面优于同一场景中已有的方案。     

协作非正交多址接入系统的性能分析

为了研究协作非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)系统的性能,分析了协作NOMA系统的信息速率,构建了协作NOMA系统的能量效率函数.降低协作NOMA系统的复杂度以及移动用户之间的干扰,给出了基于信道状态排序的用户组队方案.仿真分析了发射功率和移动用户数对协作NOMA系统信息速率以及能量效率的影响,结果表明协作NOMA系统的性能优于传统的正交多址接入(orthogonal multiple access, OMA)系统.     

多小区下行NOMA系统中最大公平的功率分配方案

对于多小区多簇且每个簇包含任意用户的下行非正交多址接入（NOMA）系统,提出了一种最大公平的功率分配方案.首先构建了最大公平的功率分配优化问题;推导了单簇内以最大公平为准则的分配功率时,该簇内每个用户的速率与每个簇的总功率之间的关系,并基于该结论,将优化问题中用户间的功率分配转化为簇间功率分配;最后给出了一种基于迭代的簇间功率分配算法,为每个簇平均分配功率并计算单簇内最大公平准则下用户的速率.通过多次调整最大速率所在小区簇的功率和最小速率所在小区簇的功率,得到该系统中最大公平的功率分配.仿真结果显示,所提方案的公平性优于相同场景中已有的功率分配方案.     

移动边缘计算中基于能量收集的能效优化方案

移动边缘计算（MEC）系统中密集的计算任务卸载使得资源受限的终端设备能量效率低,能量服务单一,对此,提出了一种基于能量收集的系统能效优化方案.该方案首先在满足卸载发送功率限制等约束条件下,分析了能量收集状态及用户功率分配,建立了最大化系统能效的联合优化模型;其次,利用广义分数规划理论将卸载能效转化为标准凸优化问题,并通过构建拉格朗日函数对目标函数进行迭代优化,获得最优的能量指示变量和功率分配.仿真结果表明,所提方案可以有效提升MEC系统中的用户能量效率,同时保证了用户服务质量,实现了绿色通信.     

无人机辅助NOMA下行的用户分簇与功率分配算法

针对用户非均匀分布的无人机辅助非正交多址接入(NOMA)下行通信系统,提出了最大化和速率的用户分簇与功率分配算法。考虑用户服务质量,建立了最大化和速率的功率分配优化问题,为了解决该问题,提出了三步策略降低求解复杂度。首先,确定了无人机的最佳部署位置;其次,基于无人机位置,提出了角度密度的噪声空间聚类算法;最后,使用连续凸逼近方法获得功率分配问题的次优解。仿真结果显示,所提算法的分簇效果与通信性能优于相同场景中的传统算法。     

多用户最佳中继NOMA系统性能研究

针对多用户多中继非正交多址（NOMA）接入系统,提出了基于全双工解码转发的多用户最佳中继NOMA系统.基于最大最小准则,提出了可使目的用户获得信息速率最大化的最佳中继选择方案;分析了目的用户中断概率,推导了其闭合表达式.仿真结果表明,若不考虑优化的用户排序,所提最佳中继选择方案的优势与用户个数和中继转发功率有关;若考虑优化的用户排序,采用所提最佳中继选择方案始终可以实现最佳的目的用户性能.     

多播系统中基于多用户分集的资源分配

针对无线多播系统中传输速率受限于多播组中最差用户信道容量的问题,提出一种组内资源分配算法.在考虑用户之间不同速率需求的前提下,对多播组内用户进行子载波分配和功率分配,来最大化多播系统归一化速率.子载波分配算法利用每个子载波上多播用户之间的多用户分集,将子载波分配给该子载波上性能较好的多个用户.功率分配算法采用基于梯度的功率分配方式对各子载波上所分配的功率做局部优化,进一步提高多播系统的传输速率.仿真结果表明,与传统多播组内资源分配方案相比,显著提升多播系统的归一化速率.     

基于非完美信道信息的协作NOMA系统中保密通信技术研究

该文针对协作NOMA系统中保密通信进行了研究,在该NOMA系统中,一个有高保密需求的用户 (LU1)被多个非合作窃听者窃听,另一个普通用户(LU2)同时与基站(Alice)进行通信。为了提高系统的安全性能,在系统中引入了一个协作干扰者(Charlie)来扰乱窃听者。考虑更加贴近实际场景的非完美信道信息情况,基于LU1的保密需求和LU2的QoS要求,提出了一个自适应功率分配算法来解决安全速率最大化问题。仿真结果验证了该方案的有效性和灵活性,并且验证了非完美信道信息会降低系统安全性能以及能效。     

基于无线供电的非正交多址接入网络的鲁棒资源分配研究

无线能量传输是解决无线网络中节点设备能量短缺问题的新技术,非正交多址接入是缓解无线网络频谱紧缺难题和满足大规模节点接入需求的新型多址接入技术. 将两者相结合不仅可以缓解节点设备电池能量不足、需要频繁更换电池的问题,还可以提高系统的频谱效率,满足大规模节点接入的需求. 本文考虑基于无线供电的非正交多址接入网络,其中包含一个多天线的能量基站、多个单天线用户和一个单天线信息接收机. 在该网络中,下行链路和上行链路分别表示从能量基站到用户和从用户到信息接收机的物理信道. 在下行链路中,能量基站通过无线能量传输给多个用户提供可靠的能量;在上行链路中,用户使用收集到的能量并基于非正交多址接入技术发送信息给信息接收机. 在系统的下行链路信道状态信息不完美的实际情况下,设计鲁棒资源分配策略,联合设计能量基站的波束赋形向量、用户的发射功率和上下行链路间的时间分配,最大化系统的吞吐量. 仿真结果表明,所提鲁棒设计算法的吞吐量性能明显优于不具有鲁棒性的资源分配算法.     

基于深度强化学习的多小区NOMA能效优化功率分配算法

在下行多小区非正交多址接入系统中,功率分配是决定系统性能的关键因素之一。由于多小区系统间的功率优化问题的非凸性,获得最优功率分配在求解上非常困难。为此提出了一种基于深度强化学习最大化能效的功率分配算法,将深度Q网络作为动作?状态值函数,将系统能效直接设置为奖励函数,优化信道功率分配,使系统能量效率最大化。仿真结果表明,该算法比加权最小均方误差、分式规划、最大功率和随机功率算法等能够获得更高的系统能量效率,在算法计算复杂度、收敛速度和稳定性方面也有较好表现。     

Exploiting Spectral-Energy Efficiency Tradeoff with Fairness in Non-Orthogonal Multiple Access Systems

The spectral efficiency (SE) and energy efficiency (EE) tradeoff while ensuring rate fairness among users in non-orthogonal multiple access (NOMA) systems is investigated. In order to characterize the SE-EE tradeoff with rate fairness, a multi-objective optimization (MOO) problem is first formulated, where the rate fairness is represented with the α-fair utility function. Then, the MOO problem is converted into a single-objective optimization (SOO) problem by the weighted sum method. To solve the converted non-convex SOO problem, we apply sequential convex programming, which helps to propose a general power allocation algorithm to realize the SE-EE tradeoff with rate fairness. We prove the convergence of the proposed algorithm and the convergent solution satisfies the KKT conditions. Simulation results demonstrate the proposed power allocation algorithm can achieve various levels of rate fairness, and higher fairness results in degraded performance of SE-EE tradeoff. A pivotal conclusion is reached that NOMA systems significantly outperform orthogonal multiple access systems in terms of SE-EE tradeoff with the same level of rate fairness.     

中继网络Max-Min和Min-Max公平性的功率分配

研究了无线非再生中继网络中基于多用户QoS保证的功率分配策略。由于每个用户的信道状态不同,采用传统的平均功率分配策略并非最优,为了满足用户的QoS要求,首先建立了在总功率受限条件下最小化最大用户中断概率的功率分配方案。然后在中断概率和总功率受限条件下,建立了最大化最小用户速率的功率分配方案。上述功率分配问题可转化为GP(Geometric Programming)问题进行求解,仿真结果表明,所提功率分配策略能有效地满足用户间的QoS要求。     

UDN中基于JR-CoMP的分簇和资源分配方案

针对超密集网络（UDN）中的上行干扰问题,提出了一种基于多点协作联合接收（JR-CoMP）的分簇与资源分配方法.首先,将用户和基站进行单频段分簇,将同一小小区的多个边缘用户放在不同的用户簇中,将位于相邻小小区并且距离较近的边缘用户放在同一个用户簇中,根据中心用户到已有基站簇的干扰强度将其归簇;然后,对用户簇进行多重子频段分配,为包含同一个小小区用户的多个簇分配不同的子频段,并且尽量为每个用户簇多分配子频段;最后,以最大化系统总传输速率为目标,采用注水算法为每个用户分配功率.仿真结果显示,所提方案能显著提高频谱效率.     

Fair subcarrier-power allocation scheme for multiuser multicarrier systems

The main objective of multiuser orthogonal frequency division multiple access(MU-OFDM) is to maximize the total system capacity in wireless communication systems. Thus, the problem in MU-OFDM system is the adaptive allocation of the resources(subcarriers, bits and power) to different users subject to several restrictions to maximize the total system capacity. In this work, a proposed subcarrier allocation algorithm was presented to assign the subcarriers with highest channel gain to the users. After the subcarrier allocation, subcarrier gain-based power allocation(SGPA) was employed for power and bit loading. The simulation results show that the proposed subcarrier-power allocation scheme can achieve high total system capacity and good fairness in allocating the resources to the users with slightly high computational complexity compared to the existing subcarrier allocation algorithms.     

多用户无线供电通信网络中基于最大加权和速率的优化方案

针对多用户无线供电通信网络系统中的交叉耦合干扰问题,提出了一种基于时间反演技术联合优化上、下行时间分配和功率分配方案,以最大化上行加权和速率.利用时间反演特有的空时聚焦性抑制交叉耦合干扰;然后建立优化模型,将难以求解的加权和速率问题转化为最小均方误差问题;最后通过分级逐次优化变量,分别求出功率和时间的最优解.仿真结果表明,在引入时间反演技术抑制系统的交叉耦合干扰后,系统的平均加权和速率明显提升.