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...     

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。     

SC-FDMA系统中继波束赋形与用户功率分配算法

针对协作单载波频分多址（single-carrier frequency-division multiple access, SC-FDMA)系统提出了一种信干噪比约束下的中继波束赋形和用户功率分配联合优化算法。该算法能使得基站端输出信干噪比满足给定约束条件的同时最小化中继节点和用户节点的发射功率。该文通过利用矩阵分析中的瑞利商理论以及交替优化理论,分析并推导得出了最优的中继节点波束赋形和用户功率分配算法。仿真结果及分析表明,该文提出的中继波束赋形和用户功率分配〖JP3〗算法与采用正交频分复用系统下的算法相比能有效地节省中继和用户节点的发射功率。此外,为了降低算法复杂度以及所需反馈开销,该文还给出了用户端等功率分配的方法以及在此基础上的中继波束赋形算法。     

MIMO-NOMA系统中短包传输的功率分配方法

多输入多输出非正交多址接入(multiple input and multiple output-non-orthogonal multiple access,MIMO-NOMA)技术能够增加设备连接数量,有效提高系统的频谱效率,针对超可靠低时延应用业务中需要短包传输,而多用户簇的MIMO-NOMA系统同一簇用户对内远用户的吞吐量较低的问题,利用奇异值分解和最大比合并的方法消除簇间干扰,考虑近用户解码远用户的块错误概率低于给定阈值条件下,利用交替迭代算法联合优化簇内用户的发送功率和最大可达传输速率,实现远用户吞吐量的最大化。仿真结果表明与短包传输MIMO正交多址接入(orthogonal multiple access,OMA)系统相比,在保证块错误概率低于10^-5的条件下,远用户的吞吐量提高了32%。     

基于动态树冲突分解的协作随机接入方案

提出一种基于动态树冲突分解的协作随机接入方案(DTCRA)。该方案设置一个由冲突节点个数决定的信道增益门限值,若源节点与接入点间的信道增益大于该门限值,则源节点重传数据包,否则由中继节点放大转发,从而实现了动态树冲突分解,获得了多用户分集增益并降低了空时隙数量。数值与仿真结果表明,提出的方案相比于其它传统类和跨层类随机接入方案,具有更好的吞吐量、时延和能量效率性能。     

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。     

面向OFDM无线中继系统的功率分配算法

针对正交频分复用无线中继系统的绿色通信问题，提出一种低复杂度功率分配算法。首先，采用“放大-转发”中继策略，源节点在中继传输的两阶段都发送相同信息。然后，通过联合优化源节点和中继节点在各子载波上的传输功率，使系统以最小功耗代价满足用户通信服务质量要求。由于该问题是一个复杂的多变量耦合非凸问题，直接求解难度高。对此，综合运用拉格朗日松弛法和块坐标连续上界最小化方法，通过交替优化各个功率变量，获得原问题的高质量次优解。仿真结果表明，该算法能有效降低中继系统总体功耗，为无线中继系统的绿色通信提供有效解决方案。     

面向多源多目标协作网络的中继选择方法

在多源多目标无线网络中采用最佳中继协作方法时,多个通信对有可能同时选择同一个节点作为最佳中继来进行协作传输,从而导致最佳中继冲突问题,进而对系统的协作性能产生严重影响。为了解决这一问题,提出了两种低冲突的中继选择方法,并将其扩展至功率可分配场景;同时,还提出了一种支持功率分配的分布式选择方法。仿真结果表明,所提方法在保证系统分集增益不变条件下,相比于已有方法,显著降低了中继冲突情况发生,改善了系统协作效果;并在性能接近于最优方法的前提下,有效降低了中继选择方法的复杂度。     

混合译码放大转发协同通信的功率分配

协同通信中,有效降低系统的发射功率是移动网络绿色化的一种解决方案。针对未来移动通信系统的节能问题,给出了协同通信系统中混合译码放大转发（hybrid decode-amplify forward, HDAF）的功率分配方案。该方案以直接传输方式的中断概率值为约束条件和总功率最小化为目标,采用极值问题的分析方法,得到了准静态瑞利平坦衰落信道中 HDAF协作方式源节点和中继节点功率。数值分析结果表明,在相同的中断概率约束条件下,采用HDAF协作方式所需的总功率比放大转发（amplify-forward, AF）、译码转发(decode-forward, DF)协作方式少5 dBm~17 dBm,最大限度地节约了系统资源的消耗。     

协作通信中继选择与功率分配的联合优化

最优中继节点的选择是协作通信系统必须解决的问题。根据目标节点信噪比要求提出一种选择中继节点的方案,并在此基础上推导了基于信噪比的源节点和中继节点最优功率分配方法。通过在matlab中仿真验证表明所提的功率分配方案能满足目标用户的信噪比要求,分析结果表明采用源节点的最优功率分配方案更有利于提高系统的功率效率。

Abstract：

The relay selection is one of the important parts in relay cooperative communication system.A strategy for relay nodes selection was proposed which based on signal to interference plus noise ratio constraints.The optimal solution for the power adaptation at the base station and the relay nodes was analyzed.Simulation results show that the proposed scheme achieves the respective target for multiple users.Results indicate that the optimally distributes power among the source nodes can improve system performance and energy efficiency,thus can be effectively used in cooperative communications.     

基于最优中继集合选择的HDAF算法

为减少协作通信系统资源消耗,提出了一种基于混合译码放大前传(hybrid-decode-amplify-and-forward, HDAF)的中继选择算法。该算法以降低系统的中断概率和最小化总功率为目标,采用等效信道增益参数排序的方法,得到了最优中继集合的选择算法。该算法既保证通信过程更可靠,不易中断,又减少多余中继节点的使用,节省资源。仿真结果表明,采用最优中继集合选择算法,在10~30 dB的信噪比范围内,HDAF协作方式的中断概率要小于放大转发(amplify-and-forward, AF)和译码转发(decode-and-forward, DF)协作方式。该算法与功率分配相结合,在相同中断概率条件下,源节点所需功率比AF和DF协作方式少1~4 dBm,节约了系统资源的消耗。     

双向认知网络物理层安全策略建模及仿真研究

为提高移动通信系统的性能,构建了一个存在主网络干扰和窃听者的双向认知中继网络的物理层安全传输模型,设计了一种中继选择和功率分配的联合优化策略,用于对抗窃听者,保护收发节点的信息传输。通过仿真分析得出,此非凸优化问题限制条件较多,难以保证粒子群优化算法随机生成的初始解的可行性,从而造成求解困难。提出了一种基于可变网格优化和粒子群优化算法的混合优化算法。仿真结果表明此算法提高了次级网络的保密速率,提升了次级网络的安全性能。     

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OFDMA的无线协作多播网络资源分配算法

在传统的无线多播传输中,多播组的系统性能受限于多播组内的最差用户的信道质量。为了克服多播组的系统性能受限的问题,将协作传输引入到基于正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)的无线多播网络中,并提出了在总传输速率受限的情况下,最小化总传输功率的动态资源分配算法。为了减少计算复杂度和保障公平性,提出了协作公平子载波分配算法(cooperative fair, CF)和迭代注水功率分配算法。仿真结果显示,在多播组的用户中进行协作传输的系统性能,要远高于采用传统多播直接传输的性能,并且所提算法也在保证系统性能的同时,实现了多播组间良好的公平性。