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
Physical Layer Security for NOMA Transmission in mmWave Drone Networks
非正交多址（NOMA）和毫米波（mmWave）传输使无人机（UAV）辅助的无线网络能够在密集的城市区域提供宽带连接。然而，恶意接收器的存在会危及无人机对地通信链路的安全性，从而降低保密率。在这项工作中，我们认为在毫米波无人机辅助无线网络中的NOMA为基础的传输策略，并严格调查各自的安全速率性能。特别是，我们提出了一个保护区的方法，以提高安全率的性能，防止最脆弱的子区域（用户区域外）的恶意接收器的存在。相应的保密率，然后推导出分析作为一个功能的保护区，这验证了很大的保密率的改善，通过优化形状的保护区在使用中。此外，我们表明，毫米波链路的最佳保护区形状似乎是保护角度与距离尺寸之间的折衷，否则将形成仅保护6 GHz以下链路的距离尺寸。我们还数值评估的影响，传输功率，保护区的大小，和无人机高度的second-rate性能的改善作为实际考虑。
2020-12-03 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
Energy-Efficient Power Allocation in Uplink mmWave Massive MIMO with NOMA
研究了毫米波大规模多输入多输出非正交多址系统上行链路的能量效率最大化问题。根据信道相关性和增益差异形成多个双用户簇，在每个簇内应用NOMA。然后，一个混合的模拟-数字波束形成方案的设计，以减少在基站（BS）的射频链的数量。在此基础上，我们制定了一个功率分配（PA）的问题，以最大限度地提高EE下用户的服务质量的要求。提出了一种迭代算法来获得PA。此外，还提出了一种增强的NOMA方案，通过利用在BS的全局信息。数值结果表明，所提出的NOMA方案实现优越的EE相比，传统的正交多址方案。
2019-03-13 cs.IT math.IT
Joint Power Allocation and Beamforming for Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) in 5G Millimeter-Wave Communications
在本文中，我们探讨毫米波（mmWave）通信（mmWave-NOMA）中的非正交多址（NOMA）。特别是，我们考虑一个典型的问题，即，2用户mmWave-NOMA系统的和速率的最大化。在这个问题中，我们需要找到波束成形向量，以同时转向两个用户，同时受到模拟波束成形结构的影响，同时为它们分配适当的功率。由于问题是非凸的，可能不会被转换为一个凸的问题，简单的操作，我们提出了一个次优的解决方案，这个问题。其基本思想是将原始的联合波束赋形和功率分配问题分解为两个相对容易求解的子问题：一个是功率和波束增益分配问题，另一个是恒模约束下的波束赋形问题。还讨论了所提出的解决方案从2用户mmWave-NOMA到更多用户mmWave-NOMA的扩展。通过大量的性能评估验证了该方案的合理性，结果表明，该次优方案获得了接近于有界的和速率性能，明显优于时分多址（TDMA）方案。
2017-11-04 cs.IT math.IT
Low-Resolution Limited-Feedback NOMA for mmWave Communications
频谱高效的毫米波（mmWave）通信作为解决频谱紧张问题的一种可行方案，近年来引起了人们的广泛关注。在这项工作中，我们提出了一种新的非正交多址接入（NOMA）框架，它利用毫米波通信的定向传播特性，从而提高频谱效率，通过非正交信令。特别地，我们认为一比特量化的角度信息是描述毫米波频带中的用户设备（UE）的信道质量的有限但有效的反馈方案。然后，不仅使用作为经典方法的1比特距离反馈，而且使用1比特角度反馈来建立用于NOMA传输的UE对。因此，所提出的策略被称为两位NOMA。我们还提出了一种新型的混合策略，称为组合NOMA，用于通过两比特NOMA没有UE对的情况。每当通过任何NOMA策略没有UE对可用时，我们采用具有适当UE选择方案的单用户传输（SUT）。混合和速率性能进行了深入分析，与各自的中断和速率表达式。数值结果验证了所提出的策略优于一位NOMA计划，无论是角度或距离只有反馈。
2019-10-01 cs.IT eess.SP math.IT
Vision-Assisted User Clustering for Robust mmWave-NOMA Systems
当在毫米波频带中操作时，用户信道变得高度相关，这可以在毫米波-NOMA系统中被利用以将一组“相关”用户聚集在一起。识别要聚类的用户集极大地影响了NOMA系统的可行性。通常，仅使用信道状态信息（CSI）来做出这些聚类决策。当访问最新和准确的CSI出现任何问题时，由于其对CSI的硬依赖性，用户聚类将无法正常工作，显然，这将对NOMA系统的鲁棒性产生负面影响。为了提高NOMA系统的鲁棒性，我们建议利用新兴的趋势，如位置感知和配备摄像头的基站（CBS），不需要任何额外的射频资源消耗。具体而言，我们探索三个不同的维度的反馈，CBS可以从中受益，以解决用户聚类问题，即基于CSI的反馈和非基于CSI的反馈，包括用户设备（UE）的位置和CBS摄像头饲料。我们首先研究如何视觉协助CBS可以与其他方面的反馈，使聚类决策在各种情况下结合使用。稍后，我们提供了一个简单的用户案例研究，以说明如何在mmWave-NOMA系统中实现视觉辅助用户聚类以提高鲁棒性，其中在CBS捕获的图像上训练深度学习（DL）波束选择算法以执行NOMA聚类。我们证明，没有CSI的用户聚类可以实现与精确的基于CSI的解决方案相当的性能，即使在CSI严重过时或根本不可用的情况下，用户聚类也可以继续运行，而不会有太大的性能损失。
2022-09-22 cs.IT math.IT
Enhancing Physical Layer Security for NOMA Transmission in mmWave Drone Networks
物理层安全（PLS）对于新兴的无线通信网络至关重要，以维护合法用户信息的机密性。在本文中，我们研究增强PLS在无人机（UAV）为基础的通信网络中，无人机作为一个空中基站（BS）提供覆盖密集的用户区域（如体育场或音乐会区）。特别地，非正交多址（NOMA）连同毫米波频带中的高定向多天线传输技术一起被用于提高频谱效率。为了实现PLS对潜在的窃听攻击，我们引入了一个保护区周围的用户区域。然而，有限的资源可用性抑制了保护区被扩展到覆盖整个窃听者区域。因此，我们提出了一种方法来优化保护区的形状（固定面积）在每个无人机-BS悬停高度。相关的保密性能进行评估考虑的秘密中断和总和保密率。数值结果揭示了在每个高度的保护区形状优化的重要性，以最大限度地提高NOMA保密率。
2018-12-04 cs.IT math.IT
A Non-Ideal NOMA-based mmWave D2D Networks with Hardware and CSI Imperfections
这封信调查了非正交多址接入（NOMA）辅助毫米波设备到设备（D2 D）网络实际上受到多种干扰噪声，收发器硬件损伤，不完善的连续干扰消除和信道状态信息失配的限制。推导了NOMA-D2 D用户的广义中断概率表达式，并通过Monte Carlo仿真验证了所获得的结果，与正交多址接入进行了比较，显示了所提出的网络模型的优越性能
2020-04-22 cs.IT cs.PF math.IT
Comparison of Limited Feedback Schemes for NOMA Transmission in mmWave Drone Networks
将非正交多址（NOMA）传输引入基于无人机（UAV）的通信网络是一种有前途的解决方案，以提高其频谱效率。然而，对于这样一个网络的实际部署，确定一个实用的用户反馈方案的NOMA是必不可少的。在本文中，考虑到两个实际的反馈方案，我们介绍了NOMA传输的无人机作为空中基站（BS）提供覆盖在一个大型体育场。特别地，UAV-BS生成定向波束，并且多个用户在采用NOMA传输的同一波束内同时被服务。每个用户被认为具有基于其服务质量（QoS）要求的目标速率。为了减轻跟踪和反馈完整信道状态信息的负担，我们考虑两种有限反馈方案作为实际的替代方案：1）用户距离，和2）在不同的用户区域几何形状下相对于波束形成方向的用户角度。我们的评估结果表明，与正交模型相比，具有有限反馈的NOMA可以提供更好的和率。此外，基于用户区域的几何形状，我们发现，有一个最佳的反馈方案和用户排序准则的NOMA传输，可以最大限度地提高和速率。
2018-03-09 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
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
Non-Orthogonal Multiple Access for mmWave Drones with Multi-Antenna Transmission
无人机（UAV）可以被部署为空中基站（BS），用于在临时事件期间和灾难之后快速建立通信网络。由于UAV-BS是低功率节点，因此实现高频谱和能量效率至关重要。在本文中，我们介绍了非正交多址（NOMA）传输毫米波（mmWave）无人机作为飞行基站在一个大型体育场可能有数百或数千个移动用户。特别是，我们利用多天线技术，特别考虑到天线阵列的物理约束，以产生定向波束。多个用户然后在采用NOMA传输的同一波束内被服务。如果无人机波束不能覆盖整个用户分布区域，我们引入波束扫描，以最大限度地提高中断和率。仿真结果表明，与正交多址（OMA）传输相比，NOMA传输可以大大提高基于无人机的通信的频谱效率。此外，分析表明，有一个最佳的发射功率值NOMA超过中断和率没有进一步提高。
2018-01-14 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
User Clustering in mmWave-NOMA Systems with User Decoding Capability Constraints for B5G Networks
本文提出了一种毫米波NOMA（毫米波NOMA）系统，考虑到终端用户的信号处理能力，一个重要的实际考虑。下行链路（DL）方向上的NOMA的实现需要在用户终端处执行连续干扰消除（SIC），这是以额外的复杂度为代价的。在NOMA中，最弱的用户只需要解码自己的信号，而最强的用户必须解码SIC过程中所有其他用户的信号。因此，用户为DL NOMA执行SIC所需的附加实现复杂度取决于其在SIC解码顺序中的位置。预计第五代（B5 G）之后的通信系统将支持各种各样的终端用户设备，每个终端用户设备都具有自己的处理能力。我们设想一种系统，其中用户向基站（BS）报告他们的SIC解码能力，即，用户能够在SIC过程中解码的其它用户信号的数量。我们研究在这样的系统中的速率最大化问题，通过将其分解为用户聚类和排序问题（UCOP），然后是功率分配问题。我们提出了一个NOMA最小精确覆盖（NOMA-MEC）的启发式算法，转换成一个集群最小化问题的UCOP从一组派生的有效集群组合后，在SIC解码能力的因素。NOMA-MEC的复杂性进行了分析，各种算法和系统参数。对于一个同质系统的用户都具有相同的解码能力，我们表明，这相当于一个简单的最大用户数每个集群的约束，并提出了一个较低的复杂度NOMA最佳波束（NOMA-BB）算法。仿真结果表明，与正交多址接入（OMA）和传统的NOMA相比，该算法在总速率方面具有明显的性能优势
2020-11-17 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
Fairness-Aware Hybrid Precoding for mmWave NOMA Unicast/Multicast Transmissions in Industrial IoT
本文研究了工业物联网（IoT）毫米波通信的双层非正交叠加传输。本质上，覆盖层是被设计为用公共消息服务覆盖范围内的所有设备的普遍存在的多播信号，即，关键控制包。底层是由私有单播消息组成的复合信号。由于安全问题，所有设备都能解码多播信息是至关重要的。为了确保这一要求，我们联合优化混合预编码器，模拟组合器，功率分配和公平性。具体来说，我们将两个重叠的信号之间的功率分配约束，并强制执行补充每设备的约束，以保证组播公平性。从频谱效率、组播公平性和误比特率三个方面对该方案的性能进行了评估，从而证实了该方案的可行性。
2020-02-27 cs.IT eess.SP 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
Reconfigurable Antenna Multiple Access for 5G mmWave Systems
本文旨在实现一种新的多址技术的基础上最近提出的毫米波可重构天线架构。为此，首先，我们表明，现有的可重构天线系统与众所周知的非正交多址接入（NOMA）技术的集成会导致显着的总速率下降，由于不可避免的功率划分可重构天线。为了规避这一基本限制，提出了一种新的多址接入技术。可重构天线多址接入（RAMA）技术在相同的时间/频率/码上只发送每个用户的预期信号，这使得RAMA成为一种无用户间干扰的技术。考虑两种不同的情况，即，具有部分和全部信道状态信息（CSI）的RAMA。在第一种情况下，不需要CSI，并且仅使用特定用户的到达方向。我们的分析结果表明，部分CSI和对称信道，RAMA优于NOMA的和速率。此外，分析结果表明，当较少的功率分配给体验更好的信道质量的用户时，非对称信道的RAMA比NOMA实现更好的和速率。在第二种情况下，具有完整CSI的RAMA向每个用户分配最优功率，这导致与对称和非对称信道的NOMA相比更高的可实现速率。数值计算表明了分析结果。
2018-03-27 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for mmWave Drone Networks with Limited Feedback
无人飞行器（UAV）基站（BS）可以是在临时事件期间和灾难之后提供连接和服务质量（QoS）保证的有前景的解决方案。在本文中，我们考虑了一种场景，其中UAV-BS在热点区域（例如，在体育场中）。我们引入非正交多址接入（NOMA）传输在无人机基站，同时考虑到用户的距离作为用户订购NOMA制定过程中可用的反馈，为更多的用户提供服务。利用毫米波（mmWave）传输和多天线技术，我们假设UAV-BS生成定向波束，并且在同一波束内同时服务多个用户。然而，由于UAV-BS波束的物理垂直波束宽度的限制，可能无法覆盖实际相关的UAV高度处的整个用户区域。在这种情况下，波束扫描的方法，提出了最大化可实现的和速率。我们开发了一个全面的框架，中断概率和各自的总和率严格推导，我们调查的最佳操作高度的无人机-BS使用我们的分析框架，以最大限度地提高总和率。我们的分析表明，NOMA与距离反馈可以提供更好的中断和速率相比，正交多址。
2018-07-29 cs.IT math.IT
Codebook-Based Max-Min Energy-Efficient Resource Allocation for Uplink mmWave MIMO-NOMA Systems
本文研究了上行非正交多址（NOMA）毫米波系统中的能量有效资源分配问题，其中基站采用基于全连接的稀疏射频链天线结构。为了减轻信道估计的导频开销，提出了一种基于码本的模拟波束设计方案，该方案只需要获得等效的信道增益。在此基础上，通过NOMA为属于同一模拟波束的用户提供服务。同时，一个先进的NOMA解码方案，提出了利用全球信息在BS。在预定义的最小速率和最大发射功率约束下，为每个用户，我们制定了一个最大最小的用户能量效率（EE）优化问题，通过联合优化检测矩阵在BS和用户的发射功率。我们首先将原来的分数目标函数转换成一个减法。然后，我们提出了一个双循环迭代算法来解决重新制定的问题。具体地说，内环迭代地更新检测矩阵和发射功率，而外环采用二分法。同时，为了降低内环的复杂度，我们提出了一种基于迫零（ZF）的迭代算法，其中检测矩阵是通过ZF技术设计的。仿真结果表明，本文提出的方案在频谱效率和效率方面都优于传统方案
2019-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Trajectory Design and Power Allocation for Drone-Assisted NR-V2X Network with Dynamic NOMA/OMA
在本文中，我们发现轨迹规划和功率分配的车辆网络中，无人驾驶飞机（UAV）被认为是一个中继，以扩大覆盖两个断开远车辆。我们发现，在一个两用户网络与放大转发（AF）中继，非正交多址接入（NOMA）总是有更好的或相等的和速率相比，正交多址接入（OMA）在高信噪比（SNR）制度。然而，对于i）基站（BS）到中继链路弱，或ii）两个用户具有相似链路，或iii）BS到中继链路类似于中继到弱用户链路的情况，应用NOMA具有可忽略的和速率增益。因此，由于连续干扰消除（SIC）在NOMA解码的复杂性，我们提出了一个动态的NOMA/OMA方案，其中OMA模式被选择用于传输时，应用NOMA只有微不足道的增益。此外，我们表明，OMA总是有更好的最小速率比NOMA在高信噪比制度。此外，我们制定了两个优化问题，最大限度地提高了两辆车的总和率和最小率。这些问题是非凸的，因此，我们提出了一种迭代算法的交替优化（AO）方法的基础上解决轨迹和功率分配子问题的逐次凸近似（SCA）和凸差分（DC）的方法，分别。最后，通过仿真验证了上述性能。
2020-07-17 cs.IT cs.NI eess.SP
Sensing-Aided 6G Drone Communications: Real-World Datasets and Demonstration
针对mmWave/THz无人机通信中频繁波束对齐带来的高训练开销，提出融合视觉与位置等多模态感知数据的机器学习框架，实现波束方向及未来对齐预测，并基于真实数据集验证。
2024-12-06 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning based Radio Resource Management in NOMA Networks: User Association, Subchannel and Power Allocation
随着未来无线通信的快速发展，NOMA技术与毫米波技术的结合成为研究热点。NOMA在毫米波异构网络中的应用可以满足未来通信中不同应用和场景下用户的多样化需求。在本文中，我们提出了一个机器学习框架来处理在这样一个复杂的场景中的用户关联，子信道和功率分配问题。我们专注于最大限度地提高能源效率（EE）的服务质量（QoS），干扰限制和功率限制的约束下的系统。具体而言，用户关联通过拉格朗日对偶分解方法来解决，而半监督学习和深度神经网络（DNN）分别用于子信道和功率分配。特别是，未标记样本的引入，以提高近似和泛化能力的子信道分配。仿真结果表明，该方案可以以较低的复杂度获得较高的效率。
2020-06-20 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access Performance for Millimeter Wave in Vehicular Communications
在本文中，我们研究了毫米波（mmWave）车辆通信（VC）使用非正交多址接入方案（NOMA）在道路交叉口的性能，因为有地区更容易发生事故。我们研究的情况下，交叉口涉及两个垂直的车道，然后我们扩展到一个交叉口与多个车道的研究。传输发生在源和两个目的地之间。传输经历源自作为泊松点过程（PPP）分布的一组车辆的干扰。我们的分析包括建筑物和车辆在十字路口堵塞的影响。得到了闭型中断概率表达式。我们表明，节点到达交叉点，中断概率增加。反直觉，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。最后，我们比较了毫米波NOMA与OMA的性能，我们表明，NOMA提供了一个显着的改善OMA毫米波车载网络。通过Monte-Carlo模拟验证了分析的正确性。
2019-11-26 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for UAV-Aided Heterogeneous Networks: A Stochastic Geometry Model
在这项工作中，我们探讨了部署无人机（UAV）作为空中基站（ABS）与子6 GHz频段和小小区地面基站（TBS）与毫米波（mmWave）波段的混合异构网络（HetNets）的潜在好处。提出了一种灵活的基于非正交多址接入（NOMA）的用户关联策略。利用随机几何的工具，推导了真实空对地（A2 G）信道和地对地（G2 G）信道条件下，基于LoS球阻塞模型的关联概率、覆盖概率和频谱效率的解析表达式.最后，我们提出的混合HetNet的数值结果的见解。我们证实：i）通过适当地设置功率分配因子和目标信号干扰噪声比（SINR）阈值，所提出的NOMA使能的HetNet能够实现比OMA使能的ABS更优越的性能; ii）在NOMA使能的ABS层中存在关联概率和频谱效率之间的折衷; iii）启用NOMA的ABS层的覆盖概率和频谱效率在很大程度上受不完美连续干扰消除（ipSIC）系数、功率分配因子和SINR阈值的影响; iv）与仅低于6 GHz的ABS相比，当毫米波视线（LoS）链路可用时，毫米波使能的TBS能够增强HetNet的频谱效率。
2021-02-09 cs.IT eess.SP math.IT
Millimeter Wave Drones with Cameras: Computer Vision Aided Wireless Beam Prediction
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）无人机有可能实现几个未来的应用，如覆盖范围扩展，增强安全监控和灾难管理。然而，这些无人机需要部署大型天线阵列并使用窄方向性波束来维持足够的链路预算。与这些阵列相关的大波束训练开销使得调整这些窄波束对于高度移动的无人机来说具有挑战性。为了应对这些挑战，本文提出了一种基于视觉辅助机器学习的方法，该方法利用从安装在无人机上的摄像头收集的视觉数据来实现快速准确的光束预测。此外，为了便于评估所提出的解决方案，我们构建了一个由共存的无线和视觉数据组成的合成无人机通信数据集。所提出的视觉辅助解决方案实现了$\approx 91\%$的顶级$1$波束预测精度，并且接近于$100\%$的顶级$3$精度。这些结果突出了所提出的解决方案在实现高度移动的毫米波/太赫兹无人机通信方面的功效。
2022-11-14 cs.CV cs.IT eess.SP
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
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
Energy-Efficient Power Allocation in Millimeter Wave Massive MIMO with Non-Orthogonal Multiple Access
在这封信中，我们调查的能量效率（EE）的毫米波（mmWave）大规模MIMO（mMIMO）系统与非正交多址（NOMA）的问题。根据信道相关性和增益差异，提出了多个双用户簇。在此之后，我们提出了一种混合模拟/数字预编码方案的低射频（RF）链结构在基站（BS）。在此基础上，我们制定了一个功率分配问题，旨在最大限度地提高EE下用户的服务质量（QoS）的要求和每个集群的功率约束。提出了一种迭代算法来获得最优功率分配。仿真结果表明，提出的NOMA实现了优越的EE性能比传统的OMA。
2017-07-14 cs.IT math.IT
A Survey of Rate-optimal Power Domain NOMA with Enabling Technologies of Future Wireless Networks
未来B5 G网络中雄心勃勃的高数据速率应用需要新的解决方案，包括比5G网络中已经使用的架构更先进的架构的出现，以及不同通信方案和技术的联盟，以满足这些应用需求。在用于未来无线网络的候选方案中，NOMA方案允许通过在频率或时间之外的其他域中复用用户来在相同资源块中服务多于一个用户。以这种方式，NOMA方案倾向于提供优于OMA方案的若干优点，诸如改进的用户公平性和频谱效率、更高的小区边缘吞吐量、大规模连接支持以及低传输延迟。有了这些优点，NOMA使能的传输方案正越来越多地被视为未来无线网络的有前途的多址方案。当功率域用于复用用户时，其被称为PD-NOMA。在本文中，我们调查了PD-NOMA与预期满足B5 G网络各种要求的使能通信方案和技术的集成。特别是，本文调查了文献中研究的不同速率优化场景，当PD-NOMA与B5 G网络的一个或多个候选方案和技术相结合时，包括MISO，MIMO，mMIMO，高级天线架构，毫米波和THz，CoMP，协作通信，认知无线电，VLC，无人机等。所考虑的系统模型，用于最大限度地提高可实现的速率的优化方法，以及这些NOMA使能的方案和技术的优化和性能的主要经验教训进行了详细讨论，以及这些组合方案的未来研究方向。此外，机器学习在优化这些NOMA使能技术的作用得到解决。
2020-07-30 cs.IT cs.NI eess.SP
Clustered Millimeter Wave Networks with Non-Orthogonal Multiple Access
本文引入了非正交多址接入（NOMA）技术，将NOMA用户建模为Poisson簇过程，每个簇包含一个位于中心的基站（BS）。为了提供真实的定向波束成形，在所有BS处部署实际的天线阵列方向图。我们提出了三个距离相关的用户选择策略来评估路径损耗对我们所考虑的网络性能的影响。借助这些策略，我们推导出易于处理的覆盖概率和系统吞吐量的解析表达式。在稀疏网络假设下，推导了该算法的解析表达式，提高了计算效率。理论分析表明，大天线规模有利于近端用户，而由于波束形成的随机性，对远端用户的影响是波动的。仿真结果表明：1）该系统的性能优于传统的正交多址接入技术和随机波束形成的NOMA-mmWave场景; 2）覆盖概率与簇内接收机的方差呈负相关; 3）73 GHz是近端用户的最佳载波频率，28 GHz是远端用户的最佳载波频率; 4）存在用于最大化系统吞吐量的天线元件的最佳数目。
2019-01-28 cs.IT math.IT
Estimation of Interference Correlation in mmWave Cellular Systems
针对毫米波多天线蜂窝网络上行干扰相关矩阵估计问题，利用毫米波信道少反射特性提出基于无网格到达角估计的低维投影方法及两种简化估计器，可有效降低估计误差。
2023-04-28 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning-Based Blind Multiple User Detection for Grant-free SCMA and MUSA Systems
本文提出一种基于预激活残差神经网络的盲多用户检测方案，用于免授权SCMA和MUSA系统，在无信道状态信息和设备稀疏度先验知识的情况下联合识别活跃设备数量及其消息，并在室内工厂毫米波信道下验证了其检测性能优于现有方法。
2023-05-31 cs.IT math.IT
Connecting flying backhauls of UAVs to enhance vehicular networks with fixed 5G NR infrastructure
本文研究了无人机（如无人机）的移动网络，作为5G带来的创新机遇之一。无人机的主要目的是扩展连接性并保证数据率，由于飞行时间和覆盖面等限制，无人机需要悬停位置。我们提供了分析边界上的要求，在连接扩展的车辆网络服务的固定增强型移动宽带（eMBB）基础设施，其中车辆网络和基础设施建模使用随机和分形几何作为城市环境的模型。我们证明，假设$n$移动节点（根据尺寸$d_F$的超分形分布分布）和$ρ$下一代节点B（gNB）的平均值，分布像一个超分形的尺寸$d_r$，如果$ρ=n^θ$与$θ>d_r/4$，让$n$趋于无穷大（反映特大城市），那么没有被gNB覆盖的移动节点的平均分数趋于零一样$O\left(n^{-\frac{(d_F-2)}{d_r}(2θ-\frac{d_r}{2})}\right)$。有趣的是，我们证明了连接每个未被gNB覆盖的移动节点所需的无人机的平均数量与孤立的移动节点的数量相当。我们完成的表征证明，当$θ<d_r/4$覆盖的移动节点的比例趋于零。我们提供关于“无人机车库”的智能放置的见解，这些游牧基础设施节点的家庭位置，例如最大限度地减少我们所说的“飞行到覆盖时间”。我们提供了一个快速的程序来选择将成为车库（和存储无人机）的继电器，以最大限度地减少车库的数量并最大限度地减少延迟。最后，我们确认我们的分析结果，在Matlab中进行模拟。
2021-02-05 cs.DC cs.IT cs.NI
