NOMA系统在下行链路中的功率分配

为了满足非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统下行链路的一个多用户集群中不同用户的业务需求,提出了具有用户服务质量(quality of service,QoS)保证与最大最小(max-min)公平性准则的功率分配算法。针对不同用户需求,制定了在基站发射总功率与用户满足的最低速率要求约束下的max-min公平准则的优化问题模型,并利用二分法与Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件对复杂的非凸问题进行求解。仿真结果表明,该功率分配算法既保证了用户的QoS要求又满足了用户的公平性准则,并且NOMA系统的吞吐量相较于传统多址接入系统的吞吐量有较大的提升。     

基于时间反演的上行NOMA系统能效优化算法

为了解决上行非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统在多径环境下传输效率较低问题,提出了一种基于时间反演(time reversal,TR)的上行NOMA网络资源分配算法.首先,利用TR技术独特的空时聚焦特性,增大信号的接收强度.其次,考虑用户最小传输速率约束和用户最...     

基于遗传算法的混叠式非正交多址接入方法

为了提高稀疏码多址接入(sparse code multiple access, SCMA)系统的资源利用率, 提出一种基于遗传算法的混叠式非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)方法。该方法利用NOMA的过载特性, 允许相同的资源单元同时混叠承载调度接入和随机竞争接入业务, 从而实现了两种接入方式的细粒度融合。进而, 设计基于遗传算法的混叠式NOMA资源分配算法, 将两种接入方式的总容量作为优化目标以及遗传算法的适应度, 通过交叉和变异操作的多次迭代来优化资源分配效果。仿真结果表明, 所提方法相较于其他方法在各种场景下均能够获得更高的吞吐量性能,能够有效地联合支撑调度接入和随机竞争接入, 提高NOMA系统的资源利用率。     

毫米波大规模MIMO-NOMA系统中基于动态子连接混合结构的预编码设计

针对毫米波大规模多输入多输出-非正交多址接入(massive multiple input multiple output non-orthogonal multiple access, mMIMO-NOMA)系统硬件成本和功耗过大问题, 基于动态子连接混合结构(dynamically sub-connected hybrid architecture, DSC-HA), 提出一种高效预编码方案。首先,在用户分组的基础上, 基于等效信道增益最大化原则, 利用Kuhn-Munkras算法匹配各NOMA簇用户的信道状态信息, 以实现动态天线分组, 进而完成模拟预编码设计。接着, 利用NOMA簇内强用户的等效信道来实现数字预编码设计, 以减小簇间干扰。最后, 通过优化簇内用户间功率分配来减小簇内用户间干扰。仿真结果表明, 基于DSC-HA的预编码方案不但系统和速率优于基于子连接混合结构的预编码方案, 而且能效明显优于基于全连接混合结构和基于全数字结构的预编码方案。     

联合功率域SPMA协议的动态阈值算法

针对基于优先级概率统计的多址接入(statistic priority-based multiple access, SPMA)模式协议在高负载情况下战术信息的碰撞概率十分严重, 网络性能无法满足协同攻击要求的问题, 本文借鉴非正交多址接入技术在功率域上区分同时同频信号的思想, 改进SPMA协议信号发送机制与多优先级检测机制, 在原有的时域、频域基础上引入功率域, 提出一种联合功率域的SPMA协议性能改进策略。并针对各优先级数据包到达率的动态变化场景, 设计动态阈值算法, 以达到降低碰撞概率, 提升网络吞吐量的目的。仿真结果表明, 采用该改进策略与动态阈值算法可以使网络承载更大的业务流量, 提高网络吞吐量。     

基于多功率电平-多前导的mMTC免授权随机接入方案

传统的免授权随机接入方案存在严重的前导碰撞，这大大限制了终端的接入性能。为了降低前导碰撞及提高免授权随机接入概率，提出一种基于多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)和多功率电平-多时隙联合的免授权随机接入方案。在该方案中，活跃用户从前导池中随机选择多个前导序列构成组合前导，并根据自身位置选择一个发送功率电平，将组合前导和信号以该功率电平依次发送至基站；基站采用顺序干扰抵消技术分离不同功率电平的信号，通过前导检测识别竞争用户并估计随机接入冲突。仿真结果表明，相比单一非正交多址(non-orthogonal multiple access, NOMA)方案和单一多前导方案，所提方案能够有效提高用户的接入成功概率，对大规模随机接入场景具有更好的适应性。     

一种MTC快速上行授权接入改进算法

快速上行授权接入是大规模机器类通信的关键技术之一，而缓解上行共享信道资源紧张并针对时延和速率等服务质量(quality of services, QoS)高效地进行调度是对其进行优化的重要方向。针对这一问题，提出一种应用多臂赌博机(multi-armed bandit, MAB)学习和功率域非正交多址接入(power-domain non-orthogonal multiple access, PD-NOMA)技术的快速上行授权接入算法。所提算法通过多路MAB筛选高接入速率、低接入忍耐时延要求和低接入速率、低接入忍耐时延要求的两类设备，允许其优先被调度并复用上行资源进行接入。仿真结果表明，算法降低了系统的上行资源浪费率，在提高了接入能力的同时减少了因非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)造成速率损失带来的影响，并优化了系统QoS。     

基于非正交多址技术的协作中继传输方案

针对星地频谱共享网络中深衰落认知用户传输速率低的问题,提出了一种基于非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)的协作中继传输方案。该方案的源节点采用NOMA技术广播信息并根据信道特性自适应地调节功率分配因子,中继节点通过中继-源节点功率比参数合理设置其传输功率并进行译码转发,在功率受限情况下最大化认知用户的传输速率。数值分析结果表明,功率比在一定范围内时,与正交多址接入的协作中继方案相比,该方案的传输速率提高了13.7%左右;当两种方案传输速率相同时,该方案的功率节约30%左右。     

基于单源最优路径的NOMA中继选择与协作传输

目前,在非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)中继通信的研究中,中继用户的选择是随机的,并没有考虑中继节点之间信道条件的差异.为了得到信道条件较好的中继用户,提出一种基于单源最优路径的中继选择策略,从基站广播信号以用户为节点,设定信道参数,寻找最佳传输通路.当信号到达目...     

基于SCMA和卷积编码的联合检测译码算法

随着卫星星座及卫星数量的不断增多, 卫星测控中海量用户多址问题亟待解决。稀疏码分多址接入(sparse code multiple access, SCMA)技术能在有限信道资源上承载更多用户, 有望解决大规模卫星的多址测控问题。针对传统的SCMA译码方式——消息传递算法(massage passing algorithm, MPA)译码性能不理想的问题, 提出基于SCMA和卷积编码的联合检测译码(joint detection and decoding, JDD)算法, 进行多轮对数似然信息的更新以及多卫星数据交叉提供概率域的迭代, 以提高系统译码性能。分析和仿真结果表明, 采用基于SCMA和卷积编码的JDD算法可有效提高天基测控系统用户容量, 并保证在算法复杂度适中的情况下有效提高系统误比特性能。     

基于WIA-PA的无线总线多信道调度算法

针对无线总线替代有线总线所带来的网络实时性和吞吐量下降的问题,充分利用无线信道提供的众多信道,在媒体接入控制(media access control, MAC)层提出了一种多信道调度算法。该算法在星型拓扑下将每个通信周期分为载波侦听多路访问(carrier sense multiple access,CSMA)阶段和时分多址(time division multiple access,TDMA)阶段。在CSMA阶段,基于不同优先级的灵活接入使得节点间发生碰撞的可能性大大降低。在TDMA阶段,基于全局队列的最早截止时间优先(earliest deadline first, EDF)调度使得信道利用率明显提高。仿真结果表明:提出的多信道MAC调度算法可以有效提高网络的实时性和吞吐量。     

Performance analysis and threshold selection for cooperative multiple packet reception based on NDMA

To accurately assess the performance of cooperative multiple packet reception (MPR) based on network-assisted diversity multiple access (NDMA), non-ideal collision detection is introduced in ALLIANCES (ALLow improved access in the network via cooperation and energy savings). To provide a unified analysis framework, the length of cooperative transmission epoch is fixed to the detected collision order. The mathematical analysis of potential throughput (PTP) and potential packet loss rate (PPLR) are given under a pessimistic assumption and an optimistic assumption. According to the analysis of PTP and PPLR, threshold selection is done to optimize system performances, e.g. the optimal threshold should guarantee PTP to be maximum or guarantee PPLR to be minimum. In simulations, the thresholds are selected according to PTP under the pessimistic assumption. Simulation results show that the proposed cooperative MPR scheme can achieve higher throughput than NDMA and slotted ALOHA schemes.     

基于反馈信道状态信息的水声自适应OFDMA

在时变水声信道中, 为了提高自适应正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)在时延反馈信道状态信息(channel state information, CSI)条件下的资源分配性能, 提出多节点反馈CSI的时隙复用接入方法, 降低反馈时延; 提出载波时-频相关系数和载波时-频均值两种反馈CSI表征参数, 通过实验数据分析了两种反馈CSI参数及其对水声自适应OFDMA性能的影响; 提出多节点公平的自适应载波、比特、功率联合分配算法, 在最大功率和节点吞吐量约束条件下最小化系统误比特率。仿真和湖上实验数据的结果显示, 所构建的水声自适应OFDMA系统在多种反馈CSI条件下误比特率均低于交织载波分配, 表明其在实际的水声信道应用中具有良好性能。     

无信号内干扰的MAMU-CDSK混沌通信系统

针对相关延迟键控(correlation delay shift keying, CDSK)系统误码性能差的缺点,提出无信号内干扰的多进制多用户CDSK(multiple ary multiple user CDSK with no intra signal interference, NISI-MAMU-CDSK)混沌通信系统。该系统能够传输多个用户的数据信息,并将各个用户的数据信息由二进制码元经分组后映射为多进制码元,同时通过编码一组相互正交的Walsh码序列来代替CDSK系统的延迟结构,使得解调时能够消除信号内干扰。推导了在加性高斯白噪声信道和Rayleigh衰落信道中的误码率公式并进行了蒙特卡罗仿真实验。理论分析与仿真结果表明:NISI-MAMU-CDSK系统有效提高了误码性能和传输速率,在混沌通信领域有很好的实际应用价值。     

单载波二维码分与频分多址系统及其性能分析

提出一种单载波二维码分与频分多址(single carrier two dimensional code and frequency division multiple access, SC-2DCFDMA)系统,借助时频二维扩频矩阵解决普通单载波码分与频分多址(single carrier code and frequency division multiple access, SC-CFDMA)系统中扩频因子与子带宽度之间的矛盾;构建了SC-2DCFDMA系统发送端与接收端的数学模型;分析了其在加性高斯白噪声信道和频率选择性信道下的理论误码率。仿真结果表明,理论与仿真误码率曲线吻合;在相同的扩频因子条件下,SC-2DCFDMA系统具有比SC-CFDMA系统更窄的用户子带宽度和更优的误码率性能;在多用户场景下,虽然信道的频率选择性会造成频域扩频码的正交性损失,但这种损失可由时域扩频码的正交性来弥补,从而使得SC-2DCFDMA系统的多用户性能优于SC-CFDMA系统。     

一种提供QoS保证的公平跨层资源分配方案

提出了一种基于正交频分多址接入（orthogonal frequency division multiple access, OFDMA）系统的跨层资源分配方案。在保证各种业务服务质量（quality of service, QoS）要求的基础上,以获取系统最大吞吐量为目标,兼顾用户之间资源分配的比例公平性。该方案充分考虑了媒体接入控制（media access control, MAC）层各种业务的QoS要求和无线信道的大尺度衰落特性,将MAC层的分组调度与物理层的资源分配进行联合设计,MAC层根据物理层分配给每个用户的时变信道容量进行分组调度,物理层根据MAC层中各用户的队列状态信息为每个用户分配信道资源。仿真结果表明,该方案可以满足多用户各种业务的QoS要求,与采用等功率分配的依赖信道状态的分组调度（channel state dependent packet scheduling, CSDPS）算法相比可以提高系统下行总吞吐量,且较好地改善具有不同路径损耗的用户之间的公平性。