基于簇用户协作的SC-FDMA中继传输方案

该文以长期演进时分双工(long-term evolution time division duplex,LTE TDD)上行链路单载波频分多址(single carrier-frequency division multiple addressing,SC-FDMA)传输方案为基础,提出了一种基于簇用户协作的上行链路中继传输方案,并给出一种低复杂度基站检测算法。本方案采用译码转发工作方式,同一簇内用户相互协作通过三个时隙完成信息传输。仿真研究表明:基于簇用户协作中继传输方案可有效获取用户协作分集增益,提高上行链路传输的可靠性,并保持发射信号的低峰均比(peak-to-average power ratio,PAPR)特性;此外分析表明:基于簇用户协作中继传输方案较传统时分中继方案具有更高的频谱效率。

毫米波大规模MIMO-NOMA系统用户分簇和功率分配设计

针对多用户毫米波大规模多输入多输出-非正交多址接入(MIMO-NOMA)系统功率分配计算复杂的问题,提出新用户分簇和功率分配方案,提高系统的频谱效率。首先改进基于簇头选择的用户分簇方案,根据真实信道动态选择阈值并确定分簇数目,使分簇结果更适合实际情况,用户从波束中获得更大增益。然后以最大化系统频谱效率和能量效率的加权和为目标设计功率分配,使用改进的元启发算法求解。通过对粒子群(PSO)算法引入新的矢量成分和添加余弦扰动使算法更快收敛到全局最优值,并融合沙猫优化(SCSO)算法使算法结果更加精确。仿真结果表明,与现有算法相比,本文提出方案的频谱效率和能量效率优于传统方案,且更适合多用户情况。

地空协同场景下加权模糊聚类用户簇划分方法

为了解决应急通信场景下使用无人机作为空中基站进行辅助通信时涉及的无人机基站部署策略中的用户簇划分问题,在兼顾无人机基站性能和用户体验的条件下,提出一种基于特征加权的模糊聚类(Improved FCM)算法。首先,根据每个无人机基站的信号覆盖范围和最大服务用户数量的性能约束,针对随机分布条件下的用户簇在划分过程中算法计算量大不易收敛的问题,提出一种基于距离加权的特征加权节点数据投影算法;其次,针对同一用户处于多个簇有效范围内时用户划分的有效性和无人机基站资源的最大化利用问题,提出一种基于用户位置和无人机基站负载均衡的价值加权算法。实验结果表明,所提方法充分满足无人机基站的服务性能约束,且与几何分形法(GFA)、谱聚类(Sp-C)等算法相比,特征加权模糊聚类算法获得的平均负载率和覆盖比是最优的,分别达到了0.774和0.0263,因此,该算法可为应急通信场景下的用户簇划分问题提供一种可行的解决方案。

基于项目簇偏好的用户聚类算法

传统算法基于用户项目评分矩阵来进行推荐,存在冷开始、稀疏性等问题,邻居相似性只鉴于用户共同评价的项目,没有考虑项目本身的属性关系;在整个用户空间搜寻最近邻居,实时性差。针对这些问题,提出基于项目簇偏好的用户聚类算法,首先基于项目属性特征对项目进行聚类,然后再利用用户对项目簇的偏好对用户进行聚类,最后在和目标用户最相似的几个聚类中搜寻邻居用户,从而压缩搜寻空间,提高了搜寻速度。实验表明,该算法通过降低稀疏性、冷开始等问题,增强实时性,提高预测精度。

超密集网络以用户为中心及多维协作的用户分簇算法

为了降低超密集网络中小区间的干扰,提升频谱效率,给出一种在以用户为中心的可重叠虚拟小区场景下,基于边权重和贪婪树增长(Greedy Tree Growing Algorithm,GTGA)算法的用户分簇方案。考虑到每个用户对其他用户产生干扰的同时,又受到其他用户的干扰,权重设计采用协作传输的平衡策略。针对用户分簇,改进的K-means聚类算法通过能够拟合高斯分布的权重统计量来动态调整用户分群的大小。仿真结果表明,所提算法能有效地降低复杂度,减少干扰,提高超密集网络的频谱效率。

自适应遗传算法下的NOMA用户动态分簇

NOMA(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中的用户分簇策略对系统性能有着极大的影响。该文主要研究NOMA下行链路的用户动态分簇问题,其目的是最大化系统总吞吐量。与大多数文章不同,该研究对簇中用户数以及簇个数都没有限制。遗传算法可用于优化NOMA网络中的用户动态分簇,但标准遗传算法存在收敛速度慢且容易陷入局部最优的问题。基于此,该文将自适应调节参数的改进遗传算法用于用户的动态分簇,来改善上述问题。仿真结果表明,该算法相比于穷举搜索能够有效降低求解复杂度,且系统性能明显优于固定簇分配算法及自适应配对策略下的系统性能。

用户簇分布的异构网络建模与覆盖分析

针对第五代/后五代(The Fifth Generation/Beyond The Fifth Generation,5G/B5G)移动网络以用户为中心的小基站密集部署问题,构建了一个用户簇分布的三层异构网络模型。该网络模型由宏基站(Macro Base Station,MBS)、微微基站(Pico Base Station,PBS)和毫微微基站(Femto Base Station,FBS)组成。采用随机几何理论对三层异构网络基站部署进行建模。充分分析了毫微微基站层基于SSA干扰管理的网络干扰统计特性,考虑了有序FBS和无序FBS两种情况,给出了FBS下行链路的覆盖概率。通过仿真,验证了理论结果的正确性,分析了覆盖半径、方差以及宏基站密度对覆盖概率的影响,得出有序FBS方案和无序FBS方案在覆盖概率方面的好坏性取决于系统参数。

基于用户分簇的认知超密集网络资源分配

针对5G时代小基站的密集部署带来的复杂干扰问题,对下行的认知无线电超密集网络下的资源分配进行了研究。为减小网络干扰,提高次用户吞吐量,提出了一种改进的基于用户分簇的资源分配算法。基于基站的覆盖范围,选出用户的强干扰基站,以用户-基站干扰关系建立用户-用户干扰图,按用户受到的平均弱干扰划分优先级对用户分簇,再为簇集群预分配频段,为每个簇分配对应频段中效用最大的信道。该资源分配算法能准确反映用户间的干扰关系,保障资源分配公平性。仿真结果表明,当用户密度与基站密度均较大时,与相同场景的已有算法相比,该改进算法有较好的抗干扰能力,能有效提高次用户的吞吐量。

基于用户组簇的LTE上行链路联合调度和功率分配算法

在同频组网的LTE系统中,严重的小区间干扰成为限制小区边缘用户性能提升的瓶颈.在LTE上行链路中,传统的单小区独立调度算法并未考虑小区间干扰情况.为此,提出了一种基于用户组簇的联合调度和功率分配方案,以抑制小区间干扰,提升系统性能.该方案对来自不同小区的用户组簇,以用户簇为对象执行基于正比例公平(PF)准则的联合调度,并根据簇内用户相互干扰情况建立功率优化模型,通过求解该模型次优解得到联合功率分配方案.系统仿真结果表明,基于用户组簇的联合调度和功率分配方案能够改善边缘用户吞吐量,同时显著提升系统吞吐量.

面向电力用户的群簇核心推荐算法

目前,电力用户的缴费方式仍以线下为主,长期以来造成了电力企业运营成本高、管理压力大等问题。传统的线上引流方法用户增长速度慢,用户粘性差。为快速转变电力用户长期以来所形成的线下缴费方式,提出采用基于群簇核心用户的推荐模型。电力用户的缴费行为表现出一定的群聚性和周期性,群簇核心用户不仅可以精准地代表某一类簇的行为特征,还可以间接地影响相关用户,实现新型缴费方式的快速传播,从而加速线上用户的增长速度。此外,提出的模型具有速度快、可并行、易迁移、易操作等特点,实现了一户一方案的精准推荐,在大规模电力用户数据下表现出了极高的应用价值。仿真实验结果表明,所提算法在进行电力用户精准引流时,在召回率和精确度等指标上具有较好的效果。

MIMO-NOMA系统中基于近邻传播的用户分簇算法

文中探讨了多输入多输出-非正交多址接入(Multiple-Input Multiple-Output Non-orthogonal Multiple Access,MIMO-NOM A)系统的用户分簇问题.针对现有用户分簇算法需要指定簇数的问题,提出了一种基于近邻传播的无监督机器学习用户分簇算法.仿真结果表明,提出的用户分簇算法在系统和速率上相较于对比算法具有显著的优势,同时算法不需要指定簇数,仅依赖于基站(Base Station,BS)处获取的信道状态信息(Channel State Information,CSI),便可将用户划分为多个簇,是一种方便且实用的算法.

基于MD5算法的无线传感网络用户身份分簇节点安全认证方法

为防止恶意的中间节点截获、篡改和干扰信息的传输,以及反馈延迟导致认证密钥丢失等问题的出现,提出基于MD5算法的无线传感网络用户身份分簇节点安全认证方法。预处理无线传感网络用户身份分簇节点数据,将数据加密参量转换为MD5的512位标准;根据用户分簇节点对应的MD5变换参量对其认证规则加以定义,用于MD5算法优化规则制定;通过MD5算法对请求数据进行数据融合压缩,解析交互认证过程密钥,完成对应节点数据簇头信息的安全认证。实验结果表明:该方法收发成功率均在97%以上,开销率最高在50%。该方法在多种条件环境下均有效可行,其所得各项指标数据均为最佳,能够在满足相关指标要求的基础上保持连续稳定运行,具有一定的应用推广价值。

毫米波NOMA系统的一种用户分簇及预编码算法

针对毫米波大规模多输入多输出非正交多址接入(multiple input multiple output-non-orthogonal multiple access,MIMO-NOMA)系统,给出基于K均值的用户分簇及选择算法和基于信漏噪比最大混合预编码算法。基站根据归一化角度筛除掉部分用户,再利用K均值方法对剩余用户进行分类,将每类中信道增益差最大的一对用户作为一簇。根据信漏噪比最大原则为每簇用户设计模拟预编码矢量,并由基站利用每簇强用户的等效信道生成数字预编码矩阵。所给算法可降低用户受到的簇间干扰,提升系统速率,适用于毫米波大规模MIMONOMA系统。

大规模MIMO-NOMA系统下用户分簇算法及功率分配策略的研究

非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)在多用户信道的容量边界方面已有广泛的研究。其现有的研究主要集中在通过用户配对和功率分配实现和速率最大化、复杂度最小化和能量公平性。结合现有文献和未来5G系统的需求,通过研究提升下行多用户MIMO-NOMA系统中边缘用户的容量,提出结合信道增益矩阵相似性的用户分簇算法。仿真结果表明,所提出的针对多用户MIMO-NOMA系统的分簇算法不仅优于同样场景下的基于信道增益差矩阵的分簇算法和传统MIMO-OMA,而且簇内用户的JFI(Jain’s Fairness Index)这一公平性指数也得到保证。

基于无向干扰图的大规模多输入多输出滤波器组多载波系统下行链路用户聚类

提出了一种基于大规模多输入多输出滤波器组多载波(MIMO-FBMC)系统下行链路的用户聚类算法.在用户组数量和用户数量随机的环境下,该算法将用户和用户之间信道向量的相关系数自适应地表示为无向干扰图,边的权重表示为相邻用户之间信道向量干扰强度,然后根据每个图的权重值之和与阈值比较进行分簇,仿真结果表明,在基站(BS)天线数量不同的情况下,该算法性能优于传统的用户分组方法,并降低了算法复杂度,提高了系统总和速率.

面向多用户NOMA-IRS系统的公平性优化

多用户非正交多址接入-智能反射面系统,可通过多天线发射机与智能反射面间“发射-反射”联合波束成形,改善系统的用户接入能力。针对多用户非正交多址接入-智能反射面系统用户公平性问题,尝试在射频链路受限的实际场景中,最大限度提升用户最小接收信干噪比,从而无差别地保证各用户的通信质量。为此,根据射频链路数对用户进行分簇,构建了最大-最小接收信干噪比分式规划问题,此问题的发射波束矢量与反射阵元矩阵在接收信干噪比处高度耦合。因此,提出了一种基于半定松弛与算术几何平均算法,通过在每次迭代中交替优化发射波束矢量与反射阵元矩阵,实现各簇中最小信道容量的最大化。并进一步采用二分搜索算法求解簇内功率分配问题,以提升用户最小接收信干噪比。仿真结果表明,相对于迫零方案,提出方案能够以较低的计算复杂度提升用户最小接收信干噪比,从而改善各用户通信质量;且区别于最大比传输方案,提出方案中用户最小接收信干噪比不会随基站发射功率增加而呈现饱和现象,从而实现各用户通信质量的稳定增长。

多无人机辅助移动用户通信的功率分配和航迹优化

针对多无人机辅助移动用户通信的下行无线传输系统,提出了一种用户吞吐量最大化的多无人机发送功率和飞行航迹分簇优化方法。考虑每架无人机服务的用户分簇、发送功率分配和飞行航迹规划,构建了一个多无人机辅助多用户通信的吞吐量最大化问题。通过引入辅助变量和分离耦合变量的方法,将非凸问题分解为两个近似凸优化问题;再基于贪婪算法的思想和连续凸逼近方法,对两个近似凸优化问题进行迭代交替优化,得到原非凸问题的一个近似次优解。仿真结果表明,所提优化方法能够有效提高用户数据吞吐量。

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。

RIS辅助的无蜂窝大规模MIMO关键技术研究

针对密集蜂窝组网干扰受限难题,无蜂窝大规模MIMO利用大规模宏分集,构建以用户为中心的新架构,大规模灵活协作显著提升每个用户性能。同时,无蜂窝辅以智能超表面技术,以低成本和低功耗极大提升网络容量。聚焦研究了RIS辅助的无蜂窝大规模MIMO天线校准和导频分配两个关键问题。针对大规模RAU校准难题,首先在最低校准信噪比和校准相干时间约束下,提出动态分簇的可自愈校准拓扑构建方法,然后为降低校准时域开销,设计了RAU簇内和簇间校准时序,研究了可扩展的天线校准算法,能实现任意多RAU联合相位校准。针对导频分配问题,首先提出基于空间高相关性的用户动态簇的构建新方法,然后提出用户簇内基于信道相关性最低和用户簇间最小复用概率的导频分配方法。仿真结果表明,提出的校准算法具有较小的校准误差和较好的扩展性。同时,提出的导频分配算法性能可逼近最大化容量导频分配算法,且复杂度大幅降低。

无线供电混合多址接入网络的资源分配

无线供电技术是延长无线网络节点寿命的有效方案。该文研究一个由基站和多个分簇用户组成的无线供电混合多址接入系统。系统的传输分为两个阶段。在第1阶段,基站向用户广播能量;在第2阶段,用户向基站传输信息。用户簇和用户簇之间采用时分多址接入,分时传输;同一簇内多个用户采用非正交多址接入,同时传输。该文研究联合优化系统的各阶段的传输时间、基站的发射功率、用户的发射功率等资源,分别以优化网络频谱效率和用户簇之间的公平性为目的,提出最大化网络吞吐量和最大化用户簇的最小吞吐量的联合资源分配算法。研究结果表明所提的两种算法分别能有效提高系统的频谱效率和保证用户簇之间的公平性。