Lens-based Millimeter Wave Reconfigurable Antenna NOMA
提出了一种基于毫米波透镜的可重构天线系统的多址接入技术。特别是，为了支持大量的用户群具有不同的角度的出发（AoD），我们最近提出的可重构天线多址接入（RAMA）到非正交多址接入（NOMA）。所提出的技术，命名为可重构天线NOMA（RA-NOMA），划分相对于他们的AoD和信道增益的用户。具有不同AoD和可比较信道增益的用户经由RAMA被服务，而具有相同AoD但不同信道增益的用户经由NOMA被服务。这种技术导致射频链的数量与NOMA组的数量无关。此外，我们推导出的可行性条件，并表明RA-NOMA的功率分配是一个凸问题。然后，我们推导出最大可实现的RA-NOMA的和速率。仿真结果表明，RA-NOMA优于传统的正交多址接入（OMA）以及RAMA与OMA技术的组合。
2019-03-27 cs.IT math.IT
Uplink NOMA For STAR-RIS Networks
提出了一种同时发射和反射的可重构智能表面（STAR-RISs）增强上行非正交多址（NOMA）通信系统。通过联合优化用户的发射功率、基站的接收波束形成向量、STAR-RIS的STAR波束形成向量和时隙，提出了一个总功耗最小化问题。在这里，STAR-RIS引入的STAR波束形成包括传输波束形成和反射波束形成。为了解决非凸规划问题，提出了一种高效的基于惩罚的交替优化算法（P-AltOp）.仿真结果验证了该方案的有效性，并揭示了各种系统参数对总功耗的影响。
2021-11-03 cs.IT math.IT
User Fairness Non-orthogonal Multiple Access (NOMA) for 5G Millimeter-Wave Communications with Analog Beamforming
在第五代移动通信（5G）中，毫米波非正交多址接入（mmWave-NOMA）技术的引入可以显著提高频谱效率，增加用户数量。在本文中，我们考虑了下行mmWave-NOMA蜂窝系统，其中基站安装有模拟波束成形相控阵列，多个用户在同一时间频率资源块服务。为了保证用户公平性，我们制定了一个联合波束成形和功率分配问题，以最大化用户之间的最小可实现速率，即，我们采用最大最小公平原则。由于问题是难以解决的，由于非凸公式和高维的优化变量，我们提出了一个次优的解决方案，它利用了空间稀疏的角度域的毫米波信道。在求解过程中，首先得到最优功率分配的封闭形式，将联合优化问题转化为一个等价的波束形成问题。然后设计合适的波束形成向量。仿真结果表明，该方案在可达速率方面可以达到接近上限的性能，明显优于传统的毫米波正交多址（mmWave-OMA）系统。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Resolution of Near-Field Beamforming and Its Impact on NOMA
该研究明确近场波束成形分辨率非完美的条件，利用该特性将为传统用户预配置的近场波束服务额外NOMA用户，提升整体连接性与系统吞吐量。
2023-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Utilizing Imperfect Resolution of Near-Field Beamforming: A Hybrid-NOMA Perspective
该研究利用近场波束成形的非完美分辨率特性，提出混合NOMA传输策略以服务额外用户，通过求解能耗最小化问题并结合解析与仿真，明确了波束分辨率对混合NOMA传输设计的影响，可提升无线网络吞吐量与连接性。
2023-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
Robust and Secure Communications in Intelligent Reflecting Surface Assisted NOMA networks
这封信调查安全传输的智能反射面（IRS）辅助非正交多址（NOMA）网络。考虑一个实际的窃听场景与不完善的信道状态信息的窃听者，我们提出了一个强大的波束形成方案，使用人工噪声，以保证安全的NOMA传输与IRS。提出了一种联合发射波束形成和IRS相移优化问题，以最小化发射功率。由于问题是非凸的，具有挑战性的解决，我们开发了一个有效的替代优化（AO）算法来获得稳定点的解决方案。仿真结果验证了鲁棒波束形成方案的安全性优势和自适应波束形成算法的有效性。
2020-09-01 cs.IT math.IT
Optimal User Pairing for Achieving Rate Fairness in Downlink NOMA Networks
本文研究了下行非正交多址接入（NOMA）网络。我们研究的问题，联合优化用户配对和波束成形设计，以最大限度地提高所有用户之间的最低速率。所考虑的问题属于一类困难的混合整数非凸优化规划。我们首先放松二元约束，并采用序贯凸逼近方法求解放松后的问题，保证至少收敛到局部最优解。数值结果表明，与传统的波束形成方案相比，该方法在用户之间获得了更高的速率公平性，随机配对NOMA和波束形成系统。
2018-12-30 cs.IT math.IT
Secure Beamforming in MISO NOMA Backscatter Device Aided Symbiotic Radio Networks
共生无线电（SR）网络是未来大规模物联网设备低功耗无线通信的可能解决方案。本文研究了一种多输入单输出的非正交多址接入（NOMA）反向散射器件（BD）辅助的SR网络，该网络具有潜在的窃听者。在网络中，基站（BS）使用NOMA协议向中心用户和小区边缘用户广播信号。利用环境反向散射调制，BD通过来自BS的入射信号向中央用户发送其自己的消息。我们提出了一个约束凹凸过程为基础的算法，最大化的$ε$中断保密率从BD到中央用户的BS可实现的保密率约束下，从中央和小区边缘用户。仿真结果表明，我们提出的网络实现了更大的保密率区域比正交多址（OMA）网络。
2019-06-08 cs.IT math.IT
Joint Tx-Rx Beamforming and Power Allocation for 5G Millimeter-Wave Non-Orthogonal Multiple Access (MmWave-NOMA) Networks
在本文中，我们研究了非正交多址接入和毫米波通信（毫米波NOMA）的组合。被认为是一个下行链路蜂窝系统，其中模拟相控阵列都配备在基站和用户。提出了一种联合Tx-Rx波束成形和功率分配问题，在满足最小速率约束的条件下，最大化每个用户的可达和速率（ASR）。由于问题是非凸的，我们提出了一个次优的解决方案，三个阶段。在第一阶段，最优功率分配与封闭形式获得任意固定的Tx-Rx波束成形。在第二阶段中，具有封闭形式的最佳Rx波束成形设计用于任意固定Tx波束成形。在第三阶段，利用已有的结果将原问题转化为Tx波束形成问题，并提出一种边界压缩粒子群优化算法（BC-PSO）来获得次优解。通过大量的性能评估验证了所提方案的合理性，结果表明，所提方案的ASR性能接近上限，与现有方案和传统的毫米波正交多址接入（mmWave-OMA）系统相比，性能有了显著的提高。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Beamforming and Resource Optimization for AmBSC-Assisted Cooperative NOMA IoT Networks
在这篇手稿中，我们提出了一种基于多天线环境反向散射通信（AmBSC）辅助下一代（NG）物联网（IoT）通信网络的协作非正交多址（NOMA）的节能交替优化框架。具体而言，通过优化发射机处IoT NOMA用户的主动波束成形向量和功率分配系数（PAC）以及多天线辅助反向散射节点处的被动波束成形向量，实现了所考虑的AmBSC使能的多集群协作IoT NOMA系统的能量效率最大化。通常，增加每个集群中IoT NOMA用户的数量会导致集群间干扰（ICI）（在不同集群之间）和集群内干扰（在IoT NOMA用户之间）。为了对抗ICI的影响，我们利用迫零（ZF）为基础的主动波束成形，以及一个有效的聚类技术在源节点。此外，通过利用有效的功率分配策略来减轻集群内干扰的影响，该功率分配策略在服务质量（QoS）、协作、SIC解码和功率预算约束下确定IoT NOMA用户的PAC。利用逐次凸近似（SCA）和凸规划差分（DC）将非凸无源波束形成问题转化为标准半定规划（SDP）问题，并基于惩罚方法得到无源波束形成的秩1解.此外，数值分析的仿真结果表明，所提出的能量效率最大化算法表现出有效的性能，实现收敛，只有几个迭代。
2022-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
What Role Can NOMA Play in Massive MIMO?
本文试图回答一个简单但基本的问题：NOMA在大规模MIMO中可以发挥什么作用？众所周知，在蜂窝网络中，功率域非正交多址（NOMA）方案可以优于传统的正交多址（OMA）方案。然而，这一事实并不意味着NOMA是大规模MIMO设置中最有效的通信方式，其中基站的天线比小区中的用户多得多。这些设置正在成为未来网络中的规范，并且通常通过假设使用线性多用户波束成形的用户的空间复用来研究。为了回答上述问题，我们分析和比较了NOMA和多用户波束形成在NLOS和LOS场景下的性能。我们发现，后一种方案在大规模MIMO设置中给出了最高的平均和速率。我们还确定了NOMA是大规模MIMO中更好选择的具体情况，并解释了NOMA如何在创建NOMA和多用户波束成形的混合中发挥重要作用，该混合比两个独立方案表现更好。
2018-09-19 cs.IT math.IT
Optimal Transmit Power and Channel-Information Bit Allocation With Zeroforcing Beamforming in MIMO-NOMA and MIMO-OMA Downlinks
针对MIMO-NOMA与MIMO-OMA下行链路，本文通过几何规划联合优化发射功率和CDI比特分配以实现max-min SINR公平性，并提出基于K-means的分组与渐进填充方案降低复杂度。
2023-01-25 cs.IT math.IT
Beamforming Design for Secure MC-NOMA Empowered ISAC Systems with an Active Eve
针对主动窃听者场景，研究MC-NOMA辅助ISAC系统的物理层安全，通过联合优化子载波分配与波束赋形，在满足保密和感知需求下最大化最小通信速率，并验证方案有效性。
2024-07-17 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) for Downlink Multiuser MIMO Systems: User Clustering, Beamforming, and Power Allocation
研究了具有连续干扰消除（SIC）的非正交多址（NOMA）在下行多用户多输入多输出（MIMO）蜂窝系统中的应用，其中小区内用户终端的接收天线总数大于基站的发射天线数。我们首先将UE接收天线动态地分组为等于或大于BS发射天线的数量的多个集群。单个波束成形向量然后由集群中的所有接收天线共享。我们提出了一种线性波束形成技术，其中所有的接收天线可以显着消除簇间干扰。另一方面，每个集群中的接收天线基于功率域NOMA进行调度，接收机端具有SIC。对于集群间和集群内的功率分配，我们提供了动态功率分配解决方案，其目标是最大化整体小区容量。对提出的MIMO-NOMA系统进行了广泛的性能评估，并与传统的基于正交多址（OMA）的MIMO系统和其他现有的MIMO-NOMA解决方案进行了比较。数值结果量化的容量增益的MIMO-NOMA模型在MIMO-OMA和其他现有的MIMO-NOMA解决方案。
2016-11-22 cs.IT cs.NI math.IT
Joint Optimization of Beamforming, Phase-Shifting and Power Allocation in a Multi-cluster IRS-NOMA Network
非正交多址接入（NOMA）和智能反射面（IRS）的结合是显著提高无线通信系统能量效率的有效解决方案。在本文中，我们专注于下行链路多簇NOMA网络，其中每个集群是由一个IRS支持。我们的目标是通过联合优化波束形成，功率分配和每个IRS的相移最小化的发射功率。公式化的问题是非凸的，并且由于耦合变量而难以求解，即，波束形成向量、功率分配系数和相移矩阵。为了解决这个非凸问题，我们提出了一个交替优化算法。具体地说，我们将原问题分为波束形成优化和相移可行性两个子问题，这两个子问题迭代求解。此外，为了保证波束形成优化问题的可行性，提出了一种迭代算法来搜索可行的初始点。为了降低算法的复杂度，本文还提出了一种基于部分穷举搜索的简化算法。仿真结果表明，所提出的交替算法可以产生更好的性能增益比部分穷举搜索算法，OMA-IRS，NOMA与随机IRS相移。
2020-09-14 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Multiple Access in Clustered Millimeter Wave Networks: NOMA or OMA?
在本文中，我们介绍了一个分簇的毫米波网络与非正交多址接入（NOMA），其中基站（BS）位于每个集群的中心，所有用户遵循泊松聚类过程。为了提供实际的定向波束成形，在所有BS处部署实际天线方向图。我们提出了一种最近随机的方案，其中近端用户是距离基站最近的节点，远端用户是随机选择的，以评估我们的系统的覆盖性能和通用吞吐量。新的封闭形式的表达式推导出一个松散的网络假设。此外，我们提出了几个Monte Carlo模拟和数值结果，表明：1）NOMA优于正交多址接入的系统速率; 2）覆盖概率是成正比的可能NOMA用户的数量和簇内接收机的方差的负相关性;和3）存在一个最佳的天线单元的数量最大化的系统吞吐量。
2018-01-26 cs.IT math.IT
Optimal User Scheduling and Power Allocation for Millimeter Wave NOMA Systems
本文从波束形成、用户调度和功率分配等方面研究了非正交多址接入技术在毫米波通信中的应用。随机波束形成被调用，以减少所考虑的系统的反馈开销。提出了一个最大化和速率的非凸优化问题，并证明了该问题是NP-困难的。采用分支定界法求解最优功率分配策略，并证明了该策略收敛于全局最优解。为了进一步阐述，低复杂度的次优方法被开发用于实现良好的计算复杂性-最优性折衷，其中分别调用匹配理论和连续凸近似（SCA）技术来处理用户调度和功率分配问题。仿真结果表明：i）所提出的低复杂度解决方案实现了接近最优的性能;以及ii）所提出的毫米波NOMA系统能够在总速率和所服务的用户数量方面优于传统的毫米波正交多址（OMA）系统。
2017-05-08 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access Based on Hybrid Beamforming for mmWave Systems
本文旨在研究利用非正交多址接入（NOMA）的混合波束形成（HB）多用户系统（HB-NOMA），以服务于大量的移动用户（MU）。首先，HB-NOMA问题的和率表达式制定。其次，提出了一种次优算法，以最大化和速率。然后，在信道增益最高的MU与簇内其他MU的有效信道向量夹角为非零的条件下，推导出了可达速率的下界，即不完全相关。下限指示低效的MU集群可能在网络中引起严重的集群间干扰。为了验证我们的研究结果，进行了数值模拟。
2018-04-15 cs.IT math.IT
Statistical CSI Based Hybrid mmWave MIMO-NOMA with Max-Min Fairness
非正交多址（NOMA）和毫米波（mmWave）是第五代（5G）移动网络及以后的两种关键使能技术。在本文中，我们考虑毫米波NOMA系统的最大-最小公平性约束。一方面，现有的波束形成设计，旨在最大限度地提高频谱效率（SE）是不适合的NOMA系统的公平性，在本文中。另一方面，以前关于毫米波NOMA的工作主要依赖于对信道状态信息（CSI）的充分了解，这在毫米波通信系统中是非常难以准确获得的。为了解决这个问题，我们提出了一个启发式的混合波束形成设计的基础上统计CSI（SCSI）用户分组策略。首先提出了一种模拟波束形成方案，在第一阶段对整个簇内的用户进行合并，以减轻簇间干扰。在此基础上，提出了两种基于SCSI的数字波束形成方案，进一步抑制干扰。一种是广泛使用的迫零（ZF）方法，另一种是从正交多址（OMA）系统扩展的信号泄漏加噪声比（SLNR）度量导出的。从用户反馈的有效增益用于功率分配。我们引入二次变换（QT）方法和二分法重新制定这个复杂的问题，使之可解。仿真结果表明，我们提出的算法优于以前的算法在用户公平性。
2021-01-06 cs.IT math.IT
Millimeter-Wave Communication with Non-Orthogonal Multiple Access for 5G
为了进一步提高5G的系统容量，我们探索在未来的5G系统中将非正交多址接入（NOMA）集成到毫米波通信（mmWave-NOMA）中。与传统的NOMA相比，毫米波NOMA的显著特点是，它通常以大天线阵列的发射/接收波束形成为特征。在本文中，我们专注于毫米波NOMA由于波束成形的设计挑战。首先，我们研究了波束形成对mmWave-NOMA和速率性能的影响，发现在传统的单波束形成下，NOMA用户之间的相对角度可能会抵消性能。然后，我们考虑多波束形成的毫米波NOMA，这是能够实现有前途的性能增强以及鲁棒性。我们进一步研究了mmWave-NOMA的交织功率分配和用户配对的具有挑战性的联合设计。我们还讨论了挑战，并详细提出了一些潜在的解决方案。最后，我们考虑混合空分多址（SDMA）和NOMA在毫米波通信，其中一些可能的系统配置和相应的解决方案进行了讨论，以解决多用户问题，包括多用户预编码和多用户干扰（MUI）缓解。
2017-09-23 cs.IT math.IT
Power Efficient IRS-Assisted NOMA
在本文中，我们提出了一个下行链路多输入单输出（MISO）传输方案，这是由大量的无源反射元件组成的智能反射表面（IRS）的辅助。在文献中，它已被证明，非正交多址（NOMA）可以达到的容量区域时，信道是准退化。然而，在传统的通信场景中，很难保证准劣化，因为信道由传播环境决定并且不能被重新配置。为了克服这个困难，我们专注于一个IRS辅助的MISO NOMA系统，其中无线信道可以有效地调谐。我们优化波束形成向量和IRS相移矩阵，以最小化传输功率。此外，我们提出了一个改进的准退化条件，使用IRS，可以确保NOMA达到容量区域的可能性很大。为了比较，我们研究了迫零波束形成（ZFBF），波束形成向量和IRS相移矩阵也联合优化。通过对NOMA和ZFBF的比较表明，在相同的IRS相移矩阵和改进的准退化条件下，NOMA的性能始终优于ZFBF。同时，我们确定了ZFBF优于NOMA的条件，这激发了建议的混合NOMA传输。仿真结果表明，所提出的IRS辅助MISO系统优于MISO的情况下没有IRS，和混合NOMA传输方案总是获得更好的性能比正交多址。
2019-12-26 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Enhanced Millimeter-Wave NOMA Systems
本文研究了一种下行链路智能反射面增强毫米波非正交多址接入系统。提出了一种主动波束形成、被动波束形成和功率分配的联合优化问题。由于高度耦合的变量，制定的优化问题是非凸的。针对这一问题，提出了一种基于交替优化和逐次凸逼近的迭代算法。数值结果表明：1）该方案提供了显著的和速率增益，这证实了在mmWave-NOMA系统中引入IRS的有效性; 2）所提出的离散相移算法可以获得与连续相移算法接近的性能。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Beamforming Design for IRS-Aided NOMA Communication System with Imperfect CSI
智能反射面（IRS）技术是未来通信系统中的一种高吞吐量技术，可以与非正交多址（NOMA）等多种通信技术相兼容。本文研究了非理想信道状态信息（CSI）条件下IRS辅助NOMA通信的下行传输问题。因此，提出了一种鲁棒的IRS辅助NOMA设计，通过解决和速率最大化问题，共同找到最佳的波束形成向量的接入点和IRS的无源反射矩阵，使用惩罚对偶分解（PDD）计划。这个问题可以通过迭代算法来解决，在每一步中的封闭形式的解决方案，它被证明具有非常接近的性能，其上限从完美的CSI的情况下获得。我们还提出了一种基于网格的方法，用于IRS的最佳离散相移选择，其性能优于传统的量化方法。我们的研究结果表明，所提出的算法，连续和离散IRS，具有非常低的计算复杂性相比，在文献中的其他计划。此外，我们进行了性能比较，从可实现的和速率的立场之间的IRS辅助NOMA和IRS辅助的正交多址接入（OMA），这表明NOMA相比OMA的优越性，在容忍的信道不确定性的情况下。
2022-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design and Power Splitting Optimization in IRS-Assisted SWIPT NOMA Networks
提出了一种新的智能反射面（IRS）辅助的同时无线信息和功率传输（SWIPT）非正交多址（NOMA）网络框架，其中IRS用于增强SWIPT的NOMA性能和无线功率传输（WPT）效率。我们制定了一个问题，通过联合优化连续干扰消除（SIC）解码顺序，BS发射波束成形矢量，功率分配（PS）比和IRS相移，同时考虑到服务质量（QoS）的要求和能量收获阈值的每个用户的最小化基站（BS）的发射功率。该问题是一个非凸优化问题，很难直接求解。因此，提出了一个两阶段算法来解决上述问题，通过应用半定松弛（SDR），高斯随机化和逐次凸逼近（SCA）。具体地，在通过在第一阶段中设计IRS相移来确定SIC解码顺序之后，我们交替地优化BS发射波束成形向量、PS比和IRS相移以最小化BS发射功率。数值结果验证了我们提出的优化算法在降低基站发射功率的有效性相比，其他基线算法。同时，与非IRS辅助的网络相比，IRS辅助的SWIPT NOMA网络可以使基站的发射功率降低51.13%。
2021-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Design of IRS-NOMA Networks
将智能反射面（IRS）和非正交多址接入（NOMA）相结合是提高通信覆盖和能量效率的有效解决方案。在本文中，我们专注于一个IRS辅助NOMA网络，并提出了一种节能算法，以产生一个很好的折衷之间的总和速率最大化和总功耗最小化。我们的目标是最大限度地提高系统的能量效率，通过联合优化在BS的发射波束成形和在IRS的反射波束成形。具体地，IRS上的低成本无源元件的发射波束形成和相位被交替地优化，直到收敛。仿真结果表明，该算法在IRS-NOMA中的性能优于传统的OMA-IRS和具有随机相位IRS的NOMA。
2020-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design and Power Allocation for Full-Duplex NOMA Cognitive Relay Systems
在本文中，我们考虑了一个非正交多址接入认知无线电网络，其中一个全双工多天线中继协助从基站（BS）到一个认知远用户的传输，而在同一时间，BS发送到一个认知近用户。我们的目标是扩大远-近用户速率区域，通过在远用户速率高于某个阈值的约束下最大化近用户速率。为此，一个非凸联合优化问题的中继波束成形和在BS和认知中继的发射功率解决作为一个半定松弛问题，结合一个有效的可解线搜索方法。为了比较，我们还考虑了低复杂度的固定波束形成器设计，其中BS和认知中继之间的最佳功率分配被解决。我们的研究结果表明，所提出的联合优化可以显着减少的影响，在FD中继和用户间干扰的近用户的情况下，在残留的自干扰。
2017-08-13 cs.IT math.IT
Joint Beamforming for NOMA Assisted Pinching Antenna Systems (PASS)
本文针对下行多用户MIMO通信提出NOMA辅助捏合天线系统（PASS）框架，联合优化发射波束赋形、捏合波束赋形与功率分配，并开发MM-PDD梯度算法和PSO-ZF群体智能算法，仿真表明其相比传统大规模MIMO-NOMA系统降低超过95.22%的发射功率。
2025-06-03 cs.IT eess.SP math.IT
Spectrum and Energy Efficient Beamspace MIMO-NOMA for Millimeter-Wave Communications Using Lens Antenna Array
波束空间多输入多输出（MIMO）的最新概念可以显著减少毫米波（mmWave）大规模MIMO系统中所需的射频（RF）链的数量而没有明显的性能损失。然而，现有的波束空间MIMO的基本限制是，在相同的时频资源上，支持的用户的数量不能大于RF链的数量。为了打破这一基本限制，在本文中，我们提出了一种新的频谱和能量高效的毫米波传输方案，该方案将非正交多址（NOMA）的概念与波束空间MIMO相结合，即，波束空间MIMO-NOMA通过在波束空间MIMO系统中使用NOMA，在相同的时频资源下，支持的用户数量可以大于RF链的数量。特别地，在典型的毫米波信道模型下，分析了所提出的波束空间MIMO-NOMA的可达和速率，与现有的波束空间MIMO相比，表现出明显的性能增益。然后，设计了一种基于迫零（ZF）原理的预编码方案，以降低波束空间MIMO-NOMA系统中的波束间干扰。此外，为了最大化可达和速率，通过求解联合功率优化问题，提出了一种动态功率分配算法，该算法不仅考虑了波束内功率优化，还考虑了波束间功率优化。最后，提出了一种低复杂度的迭代优化算法，实现了动态功率分配。仿真结果表明，与现有的波束空间MIMO相比，本文提出的波束空间MIMO-NOMA可以获得更高的频谱和能量效率。
2017-07-21 cs.IT math.IT
Grover-Based PLS: AUD and Beamforming with Artificial Noise in CD-NOMA
Polytechnique Montreal（蒙特利尔理工学院）
针对6G网络需求，提出基于格罗弗算法的物理层安全框架用于CD-NOMA网络，基站用人工噪声辅助波束成形及格罗弗算法识别活动用户集，考虑两种威胁模型，该方案扩大速率差距、提高保密速率且降低搜索复杂度，模拟表征相关影响并提取设计见解。
2026-07-08 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Power Splitting Control in Downlink Cooperative SWIPT NOMA Systems
研究了无线信息功率同步传输（SWIPT）在协作非正交多址接入（NOMA）中的应用。提出了一种新的协作多输入单输出（MISO）SWIPT NOMA协议，其中具有强信道条件的用户充当能量收集（EH）中继，以帮助信道条件较差的用户。EH继电器采用功率分流（PS）方案。通过联合优化PS比和波束成形向量，设计目标是在满足“弱用户”的QoS要求的同时最大化“强用户”的数据率。它归结为一个具有挑战性的非凸问题。为了解决这个问题，半定松弛（SDR）技术被用来放松与波束形成器相关的二次项，然后通过二维穷举搜索来求解其全局最优性。我们证明了秩一的最优性，建立放松的问题和原来的等价。为了进一步降低穷举搜索带来的高复杂度，提出了一种基于连续凸近似（SCA）的迭代算法，该算法至少可以有效地达到其稳定点。考虑到潜在的应用场景，例如，物联网，单输入单输出（SISO）的情况下，合作SWIPT NOMA系统也进行了研究。公式化的问题被证明是严格单峰的PS比。因此，黄金分割搜索（GSS）为基础的算法，在每一步的封闭形式的解决方案，提出了找到唯一的全局最优解。值得指出的是，SCA方法也可以收敛到SISO情况下的最优解。在数值模拟中，该算法的数值收敛在几个迭代，和SWIPT辅助NOMA协议优于现有的传输协议。
2017-06-09 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Cooperative NOMA in Millimeter Wave Vehicular Network at Intersections
本文研究了在交叉路口使用协作非正交多址接入方案（NOMA）对毫米波（mmWave）车载网络的影响和改进。交叉口由两条垂直的道路组成。在中继的帮助下，传输发生在源节点和两个目的地节点之间。我们假设干扰来自一组车辆，这些车辆分布为一维齐次泊松点过程（PPP）。我们推导出封闭形式的中断概率表达式的合作NOMA，并比较它们与合作正交多址接入（OMA）。我们表明，NOMA提供了显着的改善，特别是对于高数据速率。然而，对数据速率有一个条件，否则，NOMA的性能将急剧下降。我们表明，作为节点的方法的交集，中断概率增加。反直觉地，我们表明，非线的叹息（NLOS）的情况下有一个更好的性能比线的叹息（LOS）的情况下。使用随机几何工具进行分析，并与Monte Carlo模拟进行验证。
2019-11-26 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted NOMA Empowered Integrated Sensing and Communication
本文利用可重构智能表面（RIS）的潜力，以提高雷达感知的非正交多址接入（NOMA）授权的综合传感和通信（NOMA-ISAC）网络。目标是通过联合优化有源波束形成、功率分配系数和无源波束形成，最大化最小雷达波束方向图增益。为了解决非凸问题，我们提出了一个有效的联合优化算法调用交替优化，连续凸近似（SCA）和顺序秩一约束松弛（SRCR）算法。数值结果表明，所提出的RIS辅助NOMA-ISAC系统，与所提出的方案的援助，优于RIS辅助ISAC系统没有NOMA。
2022-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design for RIS-Empowered NOMA-ISAC Systems
本文针对RIS辅助的NOMA-ISAC系统，提出联合优化基站波束赋形、RIS反射系数和雷达接收滤波器的迭代算法，以在感知约束下最大化用户和速率，并通过仿真验证其优于基准算法。
2025-08-19 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Precoding-Based Millimeter-Wave Massive MIMO-NOMA with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
非正交多址接入（NOMA）最近被认为是毫米波（mmWave）大规模MIMO系统，以进一步提高频谱效率。此外，同时无线信息和功率传输（SWIPT）是最大化能量效率的有前途的解决方案。在本文中，我们首次研究了毫米波大规模MIMO-NOMA系统中SWIPT的集成。由于毫米波大规模MIMO将可能使用混合预编码（HP）来显著减少所需的射频（RF）链的数量而没有明显的性能损失，其中全数字预编码器被分解为高维模拟预编码器和低维数字预编码器，因此我们提出在基于HP的MIMO-NOMA系统中应用SWIPT，其中每个用户可以通过使用功率分离接收机从接收到的RF信号中提取信息和能量。该算法首先为每个波束选择一个用户，然后根据所选择的簇头为所有波束设计模拟预编码。然后，基于用户的等效信道的相关性来执行用户分组。然后，通过在每个波束中选择具有最强等效信道增益的用户来设计数字预编码。最后，通过联合优化mmWave大规模MIMO-NOMA的功率分配和SWIPT的功率分配因子，最大化可达和速率，并设计了一种迭代优化算法来解决非凸问题.仿真结果表明，与基于HP的MIMO-OMA相比，基于HP的MIMO-NOMA具有更高的频谱效率和能量效率。
2018-09-20 cs.IT math.IT
Joint Design for Simultaneously Transmitting And Reflecting (STAR) RIS Assisted NOMA Systems
与传统的反射型可重构智能表面（RISs）不同，同时发射和反射型可重构智能表面（STAR-RISs）是一种新型的可重构智能表面技术，它通过同时发射和反射入射信号，将半空间覆盖扩展到全空间覆盖。STAR-RIS为操纵信号传播提供了新的自由度（DoF）。基于上述思想，本文提出了一种新的STAR-RIS辅助非正交多址接入系统（STAR-RIS-NOMA）。我们的目标是通过联合优化解码顺序，功率分配系数，主动波束成形，传输和反射波束成形，以最大限度地提高可实现的总速率。然而，制定的问题是非凸与错综复杂的耦合变量。为了解决这个问题，提出了一种次优的两层迭代算法。具体地，在内层迭代中，对于给定的解码顺序，交替地优化功率分配系数、主动波束成形、发射波束成形和反射波束成形。对于外层迭代，每个簇中NOMA用户的解码顺序用内层迭代得到的解更新。此外，提出了一种有效的解码顺序确定方案的基础上的等效组合的信道增益。仿真结果表明，建议的STAR-RIS-NOMA系统，我们提出的算法的辅助下，优于传统的RIS-NOMA和RIS辅助正交多址（RIS-OMA）系统。
2022-09-17 cs.IT eess.SP math.IT
A Novel Network NOMA Scheme for Downlink Coordinated Three-Point Systems
在本文中，我们提出了一种网络非正交多址接入（N-NOMA）技术的蜂窝网络的下行链路协作多点（CoMP）通信的情况下，随机部署的用户。在所考虑的N-NOMA方案中，叠加编码（SC）被用来同时服务于小区边缘用户以及靠近基站（BS）的用户，并且由BS进行分布式模拟波束成形以满足小区边缘用户的服务质量（QoS）要求。SC和分布式模拟波束成形的组合显著地使接收器处的信号与干扰加噪声比（SINR）的表达式复杂化，这使得性能分析特别具有挑战性。然而，通过使用合理的近似，获得有见地的分析结果，以表征所考虑的N-NOMA计划的中断性能。计算机模拟结果表明，所提出的方案的优越性能，以及证明的分析结果的准确性。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design in Multi-Cluster MISO NOMA Intelligent Reflecting Surface-Aided Downlink Communication Networks
考虑智能反射面（IRS），研究了多簇多输入单输出（MISO）非正交多址（NOMA）下行通信网络。在网络中，IRS通过被动波束形成辅助从基站（BS）到所有用户的通信。我们的目标是通过联合优化BS处的发射波束成形向量和IRS处的反射系数向量来最小化总发射功率。由于对IRS反射振幅和相移的限制，所述二次约束二次问题是高度非凸的。对于上述问题，传统的基于半定规划（SDP）的算法具有过高的计算复杂性和恶化的性能。在这里，我们提出了一个有效的二阶锥规划（SOCP）-交替方向的乘法器（ADMM）为基础的算法，以获得局部最优解。为了降低计算复杂性，我们还提出了一个低复杂度的迫零（ZF）的次优算法。仿真结果表明，我们提出的基于SOCP-ADMM的算法实现了显着的性能增益比传统的基于SDP的算法。此外，当被动反射元件的数目相对较高时，我们提出的基于ZF的次优算法也优于基于SDP的算法。
2019-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent User Clustering and Robust Beamforming Design for UAV-NOMA Downlink
在这项工作中，我们考虑了下行NOMA网络与多个单天线用户和多天线无人机。特别是，用户在空间上位于几个集群通过泊松聚类过程，每个集群是由一个悬停的无人机NOMA服务。出于实际考虑，我们假设在UAV处仅可获得每个用户的不完美CSI。在此基础上，提出了联合用户分簇和稳健波束形成设计问题，以最小化总发射功率，同时保证用户的QoS要求。由于用户聚类的整数变量，波束形成器的耦合效应，以及由不完美的CSI引起的无限多的约束，制定的问题是具有挑战性的解决。为了降低计算复杂性，将原问题分解为用户聚类子问题和鲁棒波束形成设计子问题。利用用户的位置信息，我们提出了一种基于k-means++的无监督聚类算法，首先处理用户聚类问题。然后，我们专注于鲁棒波束形成设计问题。为了获得解决鲁棒波束形成设计问题的见解，我们首先研究了具有完美CSI的问题，并证明了相关问题可以得到最优解。其次，在一般情况下的问题与不完美的CSI，SDR的方法，提出了有效地产生一个次优解。此外，我们提供了一个充分条件下，基于SDR的方法可以保证获得一个最优的秩一的解决方案，这是理论分析。最后，提出了一种基于乘法器的交替方向方法，使无人机能够以分散的方式有效地进行鲁棒波束形成设计。仿真结果验证了所提算法和传输方案的有效性。
2020-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency Optimization for Rotatable Antenna-Enabled Uplink NOMA Systems
Central China Normal University（华中师范大学）
针对可旋转天线（RA）使能的上行非正交多址接入（NOMA）系统，提出联合优化接收波束成形、用户功率分配和RA旋转的能效最大化算法，采用块坐标下降法结合MMSE、分数规划和逐次凸逼近，数值结果验证了所提方案在能效上的优越性。
2026-06-04 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Power Allocation in Downlink NOMA Multiuser MIMO Networks
针对多小区多用户多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络，提出了一种新的波束赋形和功率分配联合设计方法。在该网络中，基站（BS）采用协作多点（CoMP）用于下行链路传输。我们研究了一个新的情况下，用户被分为两组，根据他们的服务质量（QoS）的要求，而不是他们的信道质量在文献中调查。我们提出的联合设计的目的是最大限度地提高一组用户的最大努力的总和速率，同时保证最低要求的目标速率的用户在其他组。关节设计是一个非凸的NP-难问题。为了使问题易于处理，采用了一系列的变换来简化设计问题。在此基础上，提出了一种基于逐次凸逼近的迭代次优资源分配算法。在每次迭代中，秩约束优化问题通过半定规划松弛得到最优解。数值结果表明，该方案提供了显着的和率增益相比，现有的计划，并快速收敛到一个次优解。
2018-06-12 cs.IT math.IT
MIMO Beamforming in Millimeter-Wave Directional Wi-Fi
波束成形在60 GHz毫米波定向多千兆位Wi-Fi的运行中不可或缺。简单功率法及其扩展使得发射和接收天线阵列能够形成单个空间流的波束。为了进一步提高未来60 GHz定向Wi-Fi的频谱效率，交替最小二乘（ALS）算法可以在发射机和接收机之间形成多个波束，用于多输入多输出（MIMO）操作。对于共享和分离MIMO架构，ALS波束成形算法可以在频率平坦和频率选择性信道中操作。在分裂架构中，MIMO波束成形近似地最大化波束成形MIMO信道的容量。
2014-03-30 cs.IT math.IT
Joint Power Control and Beamforming for Uplink Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Millimeter-Wave Communications
在本文中，我们研究了第五代（5G）无线移动通信，即毫米波（mmWave）通信和非正交多址（NOMA）的两个关键使能技术的组合。特别地，我们考虑典型的2用户上行链路mmWave-NOMA系统，其中基站（BS）配备具有单个RF链的模拟波束成形结构并且服务2个NOMA用户。一个优化问题，制定最大化的2个用户的可实现的总和速率，同时确保每个用户的最小速率约束。该问题变成联合功率控制和波束成形问题，即，我们需要找到波束形成向量，以同时引导到两个用户，这两个用户服从模拟波束形成结构，并且同时控制它们上的适当功率。由于直接搜索非凸问题的最优解过于复杂，我们建议将原问题分解为两个相对容易解决的子问题：一个是功率控制和波束增益分配问题，另一个是恒模约束下的模拟波束形成问题。大量的仿真验证了所提出的解决方案的合理性，性能评估结果表明，所提出的次优解决方案实现了接近上界的上行链路和速率性能。
2017-11-15 cs.IT math.IT
Beamforming Techniques for Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Cellular Networks
在本文中，我们开发了各种波束成形技术的多输入单输出（MISO）非正交多址（NOMA）系统的下行链路传输。首先，波束形成方法与完善的信道状态信息（CSI）的调查，提供所需的服务质量（QoS）的所有用户。泰勒级数逼近和半定松弛（SDR）技术，重新制定原来的非凸功率最小化问题，一个易于处理的。此外，提出了一种基于公平性的波束形成方法，通过最大-最小公式，以保持用户之间的公平性。接下来，我们考虑一个强大的计划，将信道的不确定性，其中的发射功率最小化，同时满足中断概率的要求，在每个用户。通过利用SDR方法，原来的非凸问题重新表示为线性矩阵不等式（LMI）的形式，以获得最优解。数值结果表明，鲁棒方案可以实现更好的性能相比，非鲁棒方案的速率满意率。此外，仿真结果证实，对于相同的数据率要求，NOMA消耗的发射功率略高于OMA所需的一半。因此，NOMA有可能在未来5G网络及以后的传输功耗方面显着提高系统性能。
2018-07-09 cs.IT math.IT
Hybrid MMSE Beamforming for Multiuser Millimeter Wave Communication Systems
研究了基于最小均方误差（MMSE）准则的多用户毫米波（mmWave）通信系统中的混合模拟和数字波束形成（HBF）设计。采用交替最小化方法，交替优化基站的混合预编码器和用户的混合合路器。结果表明，优化后的基站数字预编码器和用户数字合路器都具有封闭形式的表达式，其相应的模拟预编码器和合路器可以通过广义特征分解有效地得到。仿真结果表明，该算法收敛速度快，性能接近全数字波束形成。
2019-04-18 cs.IT math.IT
Enhanced User Grouping and Power Allocation for Hybrid mmWave MIMO-NOMA systems
非正交多址（NOMA）和毫米波（mmWave）是第五代（5G）移动网络及以后的两种关键使能技术。在本文中，我们认为上行链路通信的混合波束形成结构，并专注于提高频谱效率（SE）和能量效率（EE）的毫米波多输入多输出（MIMO）-NOMA系统与增强的用户分组和功率分配。利用毫米波信道的方向性特征，提出了一种基于初始凝聚嵌套（AGNES）的用户分组算法。应注意，由于涉及用户分组、波束选择和功率分配的相应问题的非线性规划性质，SE/EE的优化是一项具有挑战性的任务。我们的想法是将整体优化问题分解成一个混合整数问题，包括用户分组和波束选择，其次是一个连续的问题，涉及功率分配和数字波束成形设计。为了避免过高的复杂性的暴力搜索方法，我们提出了两个次优的低复杂度的用户分组和波束选择方案，直接AGNES（DIR-AGNES）计划和连续AGNES（SUC-AGNES）计划。我们还引入了二次变换（QT），将非凸功率分配优化问题转化为凸功率分配优化问题，使每个用户的最小所需数据率。通过迭代优化功率和数字波束形成来解决连续问题。大量的仿真结果表明，我们提出的毫米波NOMA设计优于传统的正交多址接入（OMA）的情况下，和国家的最先进的NOMA计划。
2020-10-21 cs.IT math.IT
Iterative Joint Beamforming Training with Constant-Amplitude Phased Arrays in Millimeter-Wave Communication
在毫米波通信（MMWC）中，为了补偿高传播衰减，相控阵天线通过波束形成获得阵列增益，需要对发射和接收天线阵列进行联合训练，以获得合适的天线权向量（AWV）。由于AWV的每个元素的幅度通常是约束常数，以简化设计的相控阵在MMWC，现有的基于奇异向量的波束形成训练方案不能用于这样的设备。因此，在这封信中，导向矢量为基础的迭代波束形成训练计划，它利用MMWC信道的方向性特征，提出了恒幅相控阵设备。性能评估表明，该方案实现了一个快速的收敛速度，以及一个接近最佳的阵列增益。
2015-11-07 cs.IT math.IT
Deep Reinforcement Learning in mmW-NOMA: Joint Power Allocation and Hybrid Beamforming
K. N. Toosi University of Technology（K. N. 图西理工大学）
毫米波频段的非正交多址接入（NOMA）技术可以满足下一代无线通信对数据率的高要求。通过联合功率分配和波束形成，在保持比特率的同时降低对其他用户的干扰，是保证高比特率要求的必要条件。此外，由于同时在实现和性能方面的权衡，mmW频带规定了用于波束成形的混合结构。在本文中，联合功率分配和混合波束形成的mmW-NOMA系统提出了通过最近的进展，机器学习和控制理论的方法，称为深度强化学习（DRL）。利用演员-评论家现象来衡量即时奖励并提供新动作以最大化网络的整体Q值。此外，为了提高该方法的稳定性，我们利用了软演员批评（SAC）的方法，其中整体奖励和动作熵最大化，同时。立即奖励已被定义的基础上的所有用户的速率的软加权求和。软加权基于每个用户的实现速率和分配功率。此外，用户和基站（BS）之间的信道响应被定义为环境的状态，而行动空间涉及的数字和模拟波束成形的权重和分配给每个用户的功率。仿真结果表明，该方法优于时分多址（TDMA）和非视距（NLOS）-NOMA的用户的和速率。它的优越性是由于所提出的方法的联合优化和信道响应的独立性。
2022-05-13 cs.AI cs.IT eess.SP
Frequency-Selective Hybrid Beamforming Based on Implicit CSI for Millimeter Wave Systems
混合波束形成是实现毫米波高数据率传输的一个很有前途的概念。为了在收发器中实现它，许多参考文献最佳地适应于高维多天线信道，但或多或少忽略了信道估计的复杂性。意识到接收到的耦合系数的信道和对可能的模拟波束成形向量可以用于模拟波束选择，我们进一步提出了一个低复杂度的计划，利用耦合系数来实现混合波束成形。从本质上讲，耦合系数可以被视为隐含的信道状态信息（CSI），这些耦合系数的估计产生的有效的信道矩阵的替代品的维数低得多。在计算这些有效信道矩阵的Frobenius范数之后，证明了具有最大Frobenius范数值的有效信道提供了混合波束形成问题的解决方案。
2018-02-27 cs.IT math.IT
Beamforming in Millimeter Wave Systems: Prototyping and Measurement Results
论证大天线阵列波束形成的可行性对于实现毫米波通信系统是必不可少的。这是由于这些系统依赖于大阵列波束成形增益来提供足够的接收信号功率。在本文中，详细解释了在实践中证明这些收益的概念验证原型的设计。我们开发了一个毫米波系统与数字控制的模拟前端。开发的原型使用60 GHz相控阵和通用软件无线电外设（USRP）控制器。我们设计的软件界面易于复制，可用于未来的毫米波原型和演示。
2018-08-04 cs.IT math.IT
Hybrid Analog-Digital Beamforming for Multiuser MIMO Millimeter Wave Relay Systems
提出了一种新的用于多用户毫米波中继系统的模数混合波束形成方法。对于这个系统，我们考虑一个和率最大化问题。所提出的混合波束形成的设计间接考虑了和均方误差（MSE）最小化问题，同时利用数字波束形成的解决方案。为此，我们假设数字波束形成利用众所周知的块对角化（BD）方法。在这种假设下，我们解决我们的问题如下：首先，我们制定的和速率最大化问题的混合和数字波束成形设计的接收信号之间的MSE最小化。然后利用压缩感知技术设计了源、中继和各目的节点的混合波束赋形。仿真结果表明，所提出的混合波束形成设计的性能非常接近的数字之一。此外，我们还研究了射频（RF）链和路径的数量以及到达角（AoA）和离开角（AoD）估计器的精度对混合波束成形设计的总速率的影响。计算机模拟揭示，当RF链和路径的数量增加（或AoA（AoD）估计器的精度提高）时，混合波束成形的总和速率增加。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Narrowband Channel Estimation for Hybrid Beamforming Millimeter Wave Communication Systems with One-bit Quantization
毫米波（mmWave）频谱由于其巨大的可用带宽而引起关注。毫米波频带中的高传播损耗需要使用大量天线进行波束成形。传统上，每个天线都与高速模数转换器（ADC）配对，这导致高功耗。为了降低功耗，人们提出了混合波束成形架构和一位分辨率ADC。然而，模拟波束成形和一比特量化使得信道估计更具挑战性。本文提出了一种基于广义近似消息传递（GAMP）的毫米波通信系统窄带信道估计算法。我们通过仿真表明，1）GAMP变体与一位ADC具有更好的性能比没有量化的最小二乘估计方法，2）所提出的一位GAMP算法实现了最低的估计误差的GAMP变体中，和3）利用更多的帧和RF链提高信道估计性能。
2018-05-30 cs.IT math.IT
Covert Communications in Active-IOS Aided Uplink NOMA Systems With Full-Duplex Receiver
本文研究有源智能全向表面辅助的上行NOMA隐蔽通信，通过联合优化全双工波束成形、A-IOS波束成形及功率分配，并利用交替优化和惩罚Dinkelbach变换求解非凸问题，显著提升隐蔽速率。
2025-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
Machine Learning-based Beamforming Design for Millimeter Wave IRS Communications with Discrete Phase Shifters
本文研究了一种智能反射面辅助的毫米波多输入单输出下行无线通信系统。通过联合计算基站处的主动波束形成和IRS处的被动波束形成，我们的目标是在每个用户的信号与干扰加噪声比的约束下最小化发射功率。为了解决这个问题，我们提出了一个低复杂度的机器学习的交叉熵（CE）算法交替优化的主动波束形成和被动波束形成。具体地，在交替迭代过程中，迫零（ZF）方法和CE算法分别被应用于获得主动波束形成和被动波束形成。CE算法从随机采样开始，通过分布聚焦的思想，即通过最小化CE使分布向期望的方向移动，可以以足够高的概率获得接近最优的反射系数。此外，我们扩展了原来的一位相移在IRS的高分辨率相移的常见情况下，以提高算法的有效性。仿真结果表明，该算法能以较低的计算复杂性获得近似最优解。
2022-03-10 cs.IT math.IT
Hybrid Beamforming for 5G Millimeter-Wave Multi-Cell Networks
多小区无线系统通常遭受小区内和小区间干扰，这可以经由协作多点（CoMP）技术来减轻。先前关于微波频带的多小区分析的工作通常考虑全数字波束成形，其需要每个天线后面的完整射频链，这对于毫米波（mmWave）系统不太实际，在毫米波（mmWave）系统中，需要大量天线来提供足够的波束成形增益并使得能够发送和接收每个用户的多个数据流。本文提出了四种模拟和数字混合波束形成方案的多小区多用户多流毫米波通信，利用CoMP。频谱效率性能的建议的混合波束形成方法进行了研究和比较，使用第三代合作伙伴计划和NYUSIM信道模型。仿真结果表明，基于最大化信号泄漏噪声比的多点协作可以提高频谱效率，不同波束形成方法之间的频谱效率差距取决于干扰水平，而干扰水平受小区半径和每个小区的用户数的影响。
2018-03-11 cs.IT math.IT
