针对MIMO-NOMA系统中配对弱用户的空时编码方案

鉴于多天线—非正交多址(MIMO-NOMA)系统中配对弱用户较差的中断性能,采用Alamouti码为弱用户编码,利用其分集作用来改善弱用户的中断性能,并推导出所提模型中强用户各态历经容量的闭合表达式以及弱用户各态历经容量、中断概率的边界表达式。另外,提出了一种优化系统吞吐量的功率分配算法。最后,数值结果验证了所推表达式的准确性和所提算法的有效性,也证实了所提编码方案中弱用户的中断性能要远优于目前只采用垂直分层空时码(V-BLAST)编码方案中弱用户的中断性能。

上行虚拟MIMO系统的双比例公平用户配对算法

在分析上行虚拟多输入多输出(V-MIMO)系统的传统正交用户配对算法的基础上,提出了一种先按比例公平准则选取第一个用户,然后基于一种改进的比例公平准则选取其配对用户的新的双比例公平(D-PF)用户配对算法,并基于不同的接收机结构分析评估了该算法的吞吐量性能以及用户之间的公平度。仿真结果表明,与传统的正交用户配对算法相比,所提 D-PF 算法能够取得更好的吞吐量和用户公平度性能。

协作NOMA系统中用户配对和中继选择联合算法

针对协作非正交多址接入系统(C-NOMA)中多中继多用户场景,提出了一种用户配对和中继选择联合算法(JUPRS),以提高系统的中断概率.算法利用最大距离准则、最优信道条件准则和最大瞬时速率准则联合完成用户与用户配对和用户对与中继器配对两项工作.分析推导了所提算法的中断概率闭式表达式和在大功率传输下的渐进表达式.蒙特卡罗仿真结果表明JUPRS算法能同时解决用户配对和中继选择问题,相比于传统正交多址接入系统,协作中继非正交多址接入系统可以获得更优的中断性能,且提高系统中中继器数量或适当调整功率分配系数可以显著增加系统中断性能.

一种虚拟多输入多输出用户配对算法

针对现有半正交用户配对算法中信道条件较差、用户的传输速率过低的缺陷,提出了一种基于部分逆选策略的半正交用户配对算法.该算法通过分析线性最小均方误差接收机,对信道条件较差的部分用户提出"逆选"的配对准则.仿真结果表明,该算法在系统速率和损失较小的前提下,能有效提高信道条件较差用户的传输速率,从而在系统速率和与用户公平性之间取得较好的折衷性能.

大规模MIMO NOMA系统中联合功率分配的用户配对

文中探讨了大规模MIMO非正交多址(NOMA)网络中的用户配对问题。在上行链路,基站根据大尺度衰落系数来完成用户配对,配对的两个用户共享同一个导频,在下行链路,配对的两个用户采用NOMA的形式发送数据。由于用户配对固有地与功率分配交织,故根据用户的服务质量(QoS)要求,优化边缘用户(EU)和中心用户(CU)之间的用户配对和功率分配,旨在最大化系统的吞吐量,这是混合整数规划问题。为了解决这个非凸问题,首先利用交替优化的方法获得最优功率分配矩阵,进而计算出速率矩阵;然后基于匈牙利算法提出最佳用户匹配方案,且考虑到匈牙利算法用户之间的竞争问题,提出一种低复杂度的用户配对算法。仿真结果表明,在大规模MIMO NOMA系统中,提出的用户配对的NOMA的性能明显优于正交多址(OMA),并优于采用随机用户配对的NOMA的性能。

上行非正交多址系统用户配对和功率分配方案研究

近年来,非正交多址接入(NOMA)技术作为5G的候选技术之一受到了广泛关注。文中研究以系统容量最大化为目标的NOMA系统上行链路资源分配问题。由于原问题的复杂性,将原优化问题分解为用户配对和功率分配两个子问题。首先研究了两种基于信道增益的用户配对方案,即传统的远近配对方案与均匀信道增益差异(UCGD)配对方案。此外,综合以上两种方案的优势,还研究了两种混合配对方案以降低用户间的干扰。进一步地,在NOMA用户组的总发送功率、用户最大发送功率、用户最小传输速率约束下,研究上行链路的总吞吐量最大化问题,并利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件导出NOMA组内最优功率分配方案的闭式解。仿真结果表明,采用文中提出的用户配对和功率分配方案的NOMA系统容量远超OMA系统。

NOMA无线通信系统中基于用户数自适应分组配对算法

非正交多址(Non⁃Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中,针对传统远近配对成功率低导致系统吞吐量小的问题,提出一种新的用户配对算法,该算法可根据用户的数目自适应选择最优分组进行配对。首先基于用户信道增益的大小将用户排序,然后根据用户的数目将用户划分为多种不同的偶数组,在每种偶数组下,将偶数组的前一半与后一半按照固定方式进行配对,最终找出最优的偶数组配对组合。此外,为进一步提高系统吞吐量,根据NOMA用户的信道好坏进行了动态的功率分配。仿真结果证明,所提算法在提高用户的配对数及系统吞吐量上具有优势。

非正交多址接入系统中的联合中继选择和用户配对算法

针对多用户NOMA中继系统,文中提出了一种联合中继选择和用户配对算法。该算法首先利用最小距离准则选择最优次级用户与主用户配对,然后进行最优中继选择来改善系统中断性能。根据系统模型的分析,推导了系统中断概率的准确表达式,并分析了高信噪比条件下的渐近中断性能。系统分集阶数的研究说明了所提NOMA中继系统相比于传统单中继NOMA系统的优越性。最后,蒙特卡洛仿真结果验证了理论分析的正确性。

基于比例公平用户配对的虚拟MIMO容量

由于手持设备的便携式要求,通常用户手持终端无法配置多天线而只能配置为单天线,为了在上行传输中得到多输入与多输出(MIMO)的增益,虚拟MIMO的概念在3GPP中被提出:通过一个时频资源块调度多个用户从而使得用户群和多天线基站构成虚拟化MIMO的概念。该文对虚拟MIMO中单比例公平用户选择方案的两用户模型进行了和速率推导,得到了在固定接收信噪比下和速率的表达式,并通过仿真证明理论表达式和仿真结果基本吻合。

LTE上行虚拟MIMO系统基于SINR的比例公平用户配对算法

在3GPP LTE的上行传输中引入了一种虚拟MIMO（V-MIMO）技术。用户配对是V-MIMO技术中一个重要而独特的环节,设计配对算法必须考虑用户吞吐量和公平性。在分析传统的用户配对算法的基础上,提出了一个新的基于SINR（Signal to interfer-ence plus noise ratio）的比例公平（SNIR-PF）配对算法,此算法同时兼顾公平性和高效性并相对降低系统复杂性。同时该文最后通过显示仿真数据来说明这种算法对传统算法的优越性。

LTE-Advanced上行虚拟MIMO系统用户配对算法研究

LTE引入了虚拟MIMO技术来解决终端天线数目较少的问题。用户配对是进行虚拟MIMO传输的重要环节,传统的配对算法只进行两用户配对,但在LTE-Advanced中,由于基站端最多支持8根发送天线,因此可以进行多用户虚拟MI-MO传输。文章提出了根据传输速率进行自适应用户配对数量选择的算法,并提出最低配对调制编码方案的概念,从而能在保证边缘用户吞吐量的基础上提升系统平均性能。

D2D中继通信中的一种稳定用户配对算法

端到端(Device-to-Device,D2D)中继通信是第五代移动通信系统(5G)中一种能够提高通信系统性能的有效手段。为D2D中继系统提出了一种稳定的用户配对算法,该算法采用对称配对理论中的概念,能够保证得出的配对方案绝对稳定。最后的数值结果表明,该算法能在保证配对稳定的同时使系统获得比传统算法更优的性能。

基于SNR的LTE上行虚拟MIMO多用户配对算法研究

针对LTE系统上行链路中的虚拟MIMO(Multil-input Mutil-output)(VMIMO)多用户配对问题,首先构建一个VMIMO系统模型,参考用户配对前后的输出信噪比,对常见的随机配对、正交配对、交叉容量配对及最大容量配对算法进行理论上的推导分析;然后就系统容量、容量损耗、用户公平性及计算复杂程度四项性能指标进行仿真对比。结果表明正交配对算法的计算复杂程度与配对用户数无关,并且随着基站侧接收天线的增多,算法的复杂程度反而有所下降。与其他三种配对算法相比较,正交配对算法系统合容量、用户容量损耗与用户公平性三者间取得了较好的平衡,有利于充分发挥VMIMO技术的优势。

基于双边匹配模型的上行链路NOMA用户配对方案

针对上行链路非正交多址接入(Non-orthogonal multiple access,NOMA)中的用户配对问题,提出了一种基于双边匹配模型的上行链路NOMA用户配对方案,与现有的NOMA用户配对方案不同,本方案根据用户信道增益采取预分组,避免了信道增益差距巨大的用户配对,同时避免信道增益差距微小的用户配对,以提高系统整体性能;考虑信道增益过小的用户在现实场景中无法通信,设置一个信道增益门限值作为能否通信的判决条件,分组后采用信道增益差值作为偏好度进行组间两两配对。仿真结果表明,相较于现有的传统NOMA配对方案和经典的正交多址接入(Orthogonal multiple access,OMA)网络,本文所提方案有效地提高了系统的遍历和速率;在信道增益门限值发生变化时,本文所提方案依然优于其他方案。

长期演进项目中基于移动自组织网络的虚拟多输入多输出用户配对算法研究

在长期演进项目的虚拟多输入多输出系统中,为了保证用户公平性的同时得到更大系统容量,在分析移动自组织网络和虚拟多输入多输出系统模型的基础上,提出了一种长期演进项目中基于移动自组织网络的虚拟多输入多输出配对算法。仿真结果表明,该算法得到的系统吞吐量是单输入多输出系统的3倍多,是随机配对策略的2.5倍,相比正交配对策略也平均提高了20%。同时在用户的公平性方面,还保证了低吞吐量用户的公平性。

不完美SIC下NOMA系统用户配对和功率分配联合优化

当前非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统的用户配对和功率分配通常作为独立的问题进行研究,未考虑接收端不能完美执行串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)的限制。鉴于此,提出一种不完美SIC下NOMA系统用户配对和功率分配联合优化(Joint User Pairing and Power Allocation,JUPPA)方法。给定功率分配方案,采用自适应遗传算法求解用户配对问题,并结合哈希表结构设计自适应交叉和变异算子。给定用户配对方案,利用连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)对目标函数下界进行松弛,构造卡罗需库恩塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件,并基于梯度下降法对功率分配问题进行优化。上述两个过程迭代直至收敛。仿真结果表明,相比于单独优化用户配对或功率分配,JUPPA具有更高的系统和速率。

毫米波网络非正交多址接入的新型用户配对方案

面对5G毫米波网络中多用户的高速率需求,为进一步加强毫米波网络中的下行链路非正交多址接入传输,提出一种基于角度和距离联合的新型用户配对方案。该方案充分考虑了天线阵列形成波束的高定向性和用户的随机性。基站根据用户之间的瞬时空间角度差和距离基站的位置信息来选择配对用户,并将适时地选择启用非正交多址接入方案。通过使用随机几何的方法,得出用户遍历总速率理论值。仿真结果表明,该方案得到的遍历总速率高于另外4种常见的用户配对方案,且存在距离阈值的最优值,该值使遍历总速率最大化。

基于双比例公平的虚拟MIMO用户配对优化算法

在虚拟多输入多输出(Virtual Multi-Input Multi-Output,V-MIMO)系统中,怎样通过一定的准则来选择出合适的用户并对其进行配对是该技术的关键问题。为了提升虚拟MIMO系统容量并兼顾公平,文中在分析了传统虚拟MIMO用户配对算法的基础上,对一种基于双比例公平准则的配对算法进行了优化。该优化算法通过分组调度把用户分为两组,结合双比例公平分别在两组内挑选用户进行配对。仿真结果表明,优化后的算法比传统算法在保证系统容量的同时,提升了公平性。

无人机高能效立体覆盖中轨迹与资源优化

“泛在覆盖”将成为6G的主流网络形式,完成在高山、丘陵、沙漠等网络盲区的通信部署,实现全域无线覆盖,但在远区大规模部署地面基站较为困难。为此,该文将无人机(UAV)通信与非正交多址接入(NOMA)相结合,提出一种高能效立体覆盖方案最大化网络吞吐量能效。首先,建立系统模型,基于K-Means算法与Gale-Shapley算法提出用户配对方案。其次,在用户配对完成后,将初始问题拆分为两个优化子问题并分别转化为凸。最后,利用块坐标上升法交替优化无人机轨迹和发射功率最大化能量效率。仿真结果表明,相较于其它基准方案,该文方案可以显著提高大规模无线覆盖下空地网络的吞吐量能效。

不同解码方案下的星地融合网络混合多址接入性能分析

该文针对地面中继辅助的星地融合网络(ISTNs),分析了卫星采用不同解码方案时系统性能的差异。首先,提出一种新颖的用户配对方案,通过位置信息将卫星波束覆盖范围内的多个用户分为若干个组。接着,为了提高传输可靠性以及频谱利用率,用户采用混合多址接入技术与卫星进行通信。进一步,在考虑用户-地面中继链路服从Nakagami-m分布,地面中继-卫星链路服从相关阴影莱斯分布的情况下,分别推导出基于连续干扰消除(SIC)和联合解码(JD)两种解码方案的系统中断概率和吞吐量的闭合表达式。最后,计算机仿真验证了理论分析的正确性和所提方案相比正交多址(OMA)方案的优越性,并揭示了JD解码技术在ISTNs中的可行性。