Bounds on Eavesdropper Performance for a MIMO-NOMA Downlink Scheme
非正交多址（NOMA）是一种用于未来无线的复用技术，当与多输入多输出（MIMO）结合时，其为用户具有变化的信道强度的系统解锁更高的容量。NOMA利用信道差异来增加吞吐量，而MIMO利用额外的自由度（DoF）来增强吞吐量。本文分析了MIMO-NOMA组合方案的保密容量，证明了在存在被动窃听者的情况下，MIMO-NOMA组合方案在物理层的鲁棒性。我们提出的窃听性能的界限，并显示explanistically，随着用户和天线的数量的增加，窃听的SINR变得很小，无论如何“幸运”，他们可能与他们的信道。
2021-07-08 cs.IT math.IT
Capacity-Achieving Iterative LMMSE Detection for MIMO-NOMA Systems
针对非正交多址（NOMA）上行多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统，研究了一种迭代线性最小均方误差（LMMSE）检测方法。众所周知，迭代LMMSE检测通过将整个处理分离成可以并行执行的许多低复杂度分布式计算来大大降低系统计算复杂性。然而，它通常被认为是次优的，并且由于其次优检测器而实现相对较差的性能。本文首先给出了MIMO-NOMA系统迭代检测的匹配条件和面积定理。基于匹配条件和面积定理，分析了迭代LMMSE检测的可达速率域。有趣的是，我们证明了通过适当地设计迭代LMMSE检测器，它可以实现（i）对称MIMO-NOMA系统的最佳容量，（ii）非对称MIMO-NOMA系统的最佳和容量，（iii）非对称MIMO-NOMA系统容量域中的所有最大极值点，（iv）两用户和三用户非对称MIMO-NOMA系统的整个容量域，在所有情况下都是分布式的。最后，针对一般的非对称MIMO-NOMA系统，提出了一种实用的迭代LMMSE检测器设计。
2016-04-28 cs.IT math.IT
Low Complexity Optimization of the Asymptotic Spectral Efficiency in Massive MIMO NOMA
大规模多输入多输出（MIMO）技术极大地提高了无线信道的容量，而非正交多址（NOMA）技术解决了传统正交多址（OMA）技术中资源有限的问题，有望提高频谱效率。本文利用渐近容量计算结果降低了小规模MIMO-NOMA功率分配算法的复杂度，使其可应用于大规模MIMO阵列系统。所提出的方法最大限度地提高了所考虑的系统的总容量，功率和性能的限制，并表现出更高的精度比其他方法，尽管剩余的低复杂度为任意大的天线阵列。
2020-07-08 cs.IT math.IT
MIMO-NOMA Design for Small Packet Transmission in the Internet of Things
物联网（IoT）的一个特点是，系统中的一些用户需要快速服务于小数据包传输。针对这一需求，本文设计了一种新的多输入多输出非正交多址接入（MIMO-NOMA）方案，其中一个用户的服务质量（QoS）要求得到严格满足，另一个用户则利用NOMA的概念得到机会性服务。这种新方案的新颖性在于，它面临的挑战是，大多数现有的MIMO-NOMA方案依赖于用户的信道条件不同的假设，这是一个强假设，在实践中可能是无效的。所提出的预编码和检测策略可以有效地在用户的有效信道增益之间产生显著的差异，因此即使用户的原始信道条件相似，也可以实现NOMA的潜力。分析和数值结果表明，所提出的MIMO-NOMA方案的性能。
2016-03-01 cs.IT math.IT
Practical MIMO-NOMA: Low Complexity & Capacity-Approaching Solution
MIMO-NOMA结合了多输入多输出（MIMO）和非正交多址（NOMA），可以解决异构挑战，如大规模连接，低延迟和高可靠性。本文提出了一种实用的编码MIMO-NOMA系统，该系统性能接近容量，实现复杂度低。具体而言，所采用的接收机由一个多用户线性最小均方误差（LMMSE）检测器和一个银行的单用户消息传递解码器，分解成分布式的低复杂度的计算的整体信号恢复。提出了一种渐进外信息传递分析方法来估计迭代接收机的性能，其中构造了在迭代译码角度与LMMSE检测器相匹配的实际信道码。因此，建议的编码MIMO-NOMA系统实现渐近性能在0.2 dB的理论容量。仿真结果验证了所提出的系统在实际环境中的可靠性和鲁棒性，包括各种系统负载，迭代次数，码长和信道条件。
2018-07-18 cs.IT math.IT
Precoder Design and Power Allocation for Downlink MIMO-NOMA via Simultaneous Triangularization
在本文中，我们考虑两个用户的功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的下行链路预编码器的设计。提出的预编码方案基于同时三角化，将两个用户的MIMO-NOMA信道分解为多个单输入单输出的NOMA信道，假设用户处具有低复杂度的自干扰消除。与基于同步对角化的预编码方案相比，该方案避免了用户MIMO信道的反转，从而提高了遍历速率性能。此外，我们还开发了一种基于凹凸过程的功率分配算法，并利用它来获得所提出的MIMO-NOMA方案的各态历经可达速率区域。我们的研究结果表明，该方案优于基线预编码方案的基础上SD和正交多址接入的用户速率范围很广，并执行接近脏纸编码上限。通过利用基于所提出的MIMO-NOMA方案和点对点MIMO之间的分时的混合方案，可以进一步改进遍历速率区域。
2021-01-14 cs.IT 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
Precoder Design and Statistical Power Allocation for MIMO-NOMA via User-Assisted Simultaneous Diagonalization
本文研究了两用户功率域多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统的下行预编码器设计。我们提出了一种新的用户辅助（UA）同时对角化（SD）的MIMO-NOMA方案，实现SD的MIMO信道的两个用户通过预编码器的设计和低复杂度的自干扰消除在用户的组合，从而大大降低了整体解码复杂度相比，联合解码。基于有限大小的随机矩阵理论框架，分析了该方案在瑞利衰落信道下的各态历经用户速率，并进一步利用该模型提出了一种统计功率分配算法。仿真和数值结果表明，所提出的UA-SD MIMO-NOMA方案显着优于正交多址和基准预编码器设计执行SD通过广义奇异值分解方面的可实现的遍历速率区域的大多数用户速率。遍历速率区域被进一步增强的混合方案，该方案在所提出的UA-SD MIMO-NOMA方案和单用户MIMO之间执行分时。
2020-11-13 cs.IT math.IT
The Application of MIMO to Non-Orthogonal Multiple Access
本文研究了多输入多输出（MIMO）技术在非正交多址（NOMA）系统中的应用。提出了一种新的MIMO-NOMA预编码和检测矩阵的设计，并在功率分配系数固定的情况下分析了其性能。为了进一步改善MIMO-NOMA与传统正交多址接入方案之间的性能差距，将用户配对应用于NOMA，并表征其对系统性能的影响。还提出了功率分配系数的更复杂的选择以满足各种服务质量要求。最后，计算机模拟结果提供了方便的性能评估的MIMO-NOMA，也证明了发展的分析结果的准确性。
2015-03-18 cs.IT math.IT
NOMA Meets Finite Resolution Analog Beamforming in Massive MIMO and Millimeter-Wave Networks
有限分辨率模拟波束形成（FRAB）已被公认为是一种有效的方法，以减少大规模多输入多输出（MIMO）和毫米波网络的硬件成本。然而，FRAB的使用意味着波束形成器与用户的信道不完全对准，并且多个用户可能被分配相似的或甚至相同的波束形成器。这封信显示了如何非正交多址接入（NOMA）可以用来利用这一特点的FRAB，其中一个单一的FRAB波束形成器是由多个用户共享。分析和仿真结果都证明了这种新的NOMA传输方案所取得的优异性能。
2017-02-28 cs.IT math.IT
Capacity Comparison between MIMO-NOMA and MIMO-OMA with Multiple Users in a Cluster
本文研究了多个用户组成簇时多输入多输出非正交多址接入（MIMO-NOMA）系统的性能。分析证明了MIMO-NOMA在总信道容量和各态历经总容量方面优于MIMO正交多址（MIMO-OMA）。此外，它表明，更多的用户被接纳到一个集群，较低的是实现的和速率，这说明了和速率和接纳的用户的最大数量之间的权衡。在此基础上，提出了一种在信干噪比门限相等时，总速率和接纳用户数均为最优的用户接纳方案。当这些阈值是不同的，所提出的计划仍然取得了良好的性能，在平衡这两个标准。此外，在一定条件下，它最大限度地接纳用户的数量。此外，所提出的计划的复杂性是线性的每个集群的用户数。仿真结果验证了MIMO-NOMA在总速率和用户公平性方面优于MIMO-OMA，以及所提出的用户接纳方案的有效性。
2017-06-08 cs.IT math.IT
Capacity-Achieving Iterative LMMSE Detection for MIMO-NOMA Systems
针对上行链路非正交多址多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统，提出了一种迭代线性最小均方误差（LMMSE）检测算法。迭代LMMSE检测通过将整个处理分离成许多低复杂度的分布式计算而大大降低了系统的计算复杂性。然而，它通常被认为是次优的，并且实现相对较差的性能。本文首先给出了MIMO-NOMA系统迭代检测的匹配条件和面积定理。基于所提出的匹配条件和面积定理，分析了迭代LMMSE检测的可达速率域。我们证明了通过适当设计迭代LMMSE检测器，它可以实现（i）MU-MIMO系统的最佳和容量，（ii）MU-MIMO系统容量区域中的所有最大极值点，（iii）两用户MIMO系统的整个容量区域。
2016-02-24 cs.IT math.IT
Capacity-Achieving MIMO-NOMA: Iterative LMMSE Detection
针对多个单天线用户同时与多天线基站通信的多输入多输出非正交多址系统（MIMO-NOMA），提出了一种低复杂度的迭代线性最小均方误差（LMMSE）多用户检测器。虽然LMMSE作为线性检测器具有低复杂度，但由于LMMSE检测和多用户解码之间的失配，它在多用户检测场景中具有次优性能。因此，在本文中，我们提供了MIMO-NOMA的检测器和解码器之间的匹配条件，然后使用它来推导迭代检测的可达速率。我们证明了一个匹配迭代LMMSE检测器可以实现（i）任意用户数的对称MIMO-NOMA的最优容量，（ii）任意用户数的非对称MIMO-NOMA的最优和容量，（iii）任意用户数的非对称MIMO-NOMA容量域中的所有极大极值点，（iv）两用户和三用户非对称MIMO-NOMA系统的容量区域中的所有点。此外，设计了一种实用的低复杂度纠错多用户码，称为非规则重复累积码，与LMMSE检测器相匹配。数值结果表明，所提出的迭代LMMSE检测的比特出错率性能优于现有的最先进的方法，是在0.8dB的相关容量限制。
2019-01-23 cs.IT 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
Antenna Selection in MIMO Cognitive Radio-Inspired NOMA Systems
本文研究了MIMO认知无线电启发的非正交多址接入（CR-NOMA）网络中的联合天线选择（AS）问题。特别地，在满足主用户服务质量（QoS）的条件下，提出了一种新的计算效率高的联合AS算法，即基于子集的联合AS（SJ-AS），以最大化次用户的信噪比。推导了SJ-AS中断性能的渐近闭式表达式，证明了SJ-AS在所有可能的联合AS方案中所能达到的最小中断概率。所提供的数值结果表明，所提出的计划的优越性能。
2017-09-05 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
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
NOMA-Based Coexistence of Near-Field and Far-Field Massive MIMO Communications
本文提出利用NOMA原理复用为近场用户预配置的空间波束来服务远场用户，实现近场与远场大规模MIMO通信共存，并证明增加基站天线数可有效提升系统性能。
2023-09-17 cs.IT eess.SP math.IT
What is the Benefit of Code-domain NOMA in Massive MIMO?
在过载的大规模MIMO系统中，其中用户设备（UE）的数量K超过基站天线的数量M，最近已经表明非正交多址（NOMA）可以提高性能。本文旨在识别经典操作机制K < M的情况，其中码域NOMA也可以提高大规模MIMO的频谱效率。特别注意的是，在其中经历了不良的有利的传播条件的用例。数值结果表明，具有平面天线阵列的大规模MIMO可以在UE在空间上彼此接近的实际场景中受益于NOMA。
2019-07-03 cs.IT eess.SP math.IT
ADMM-based Detector for Large-scale MIMO Code-domain NOMA Systems
针对大规模 MIMO 码域 NOMA 的 SCMA 与 DCMA 检测难题，提出将 ML 检测重构为带惩罚补偿的 ADMM 共享优化问题，并面向三类系统设计低复杂度线性检测器。
2023-06-03 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
NOMA Versus Massive MIMO in Rayleigh Fading
本文比较了功率域NOMA（非正交多址接入）和标准的大规模MIMO（多输入多输出）技术的总和速率和速率区域。分析证明了大规模MIMO在i.i.d.~瑞利衰落信道，如果在基站处使用足够数量的天线。仿真结果表明，当具有20-30个天线时，交叉点已经出现，这远远小于下一代蜂窝网络所考虑的。
2021-12-31 cs.IT eess.SP math.IT
Collaborative Edge Learning in MIMO-NOMA Uplink Transmission Environment
多输入多输出非正交多址接入（MIMO-NOMA）蜂窝网络是支持大规模连接的理想网络。本文在MIMO-NOMA上行链路传输环境中利用低延迟机器学习，其中大量数据必须从多个数据源上传到一跳距离的边缘服务器以进行机器学习。提出了一种具有数据源、边缘服务器和基站协作的延迟感知边缘学习框架，称为DACEL。在分析DACEL时延的基础上，进一步设计了NOMA信道分配算法，以最小化DACEL的学习时延。仿真结果表明，该算法在减少学习延迟方面优于基线方案。
2021-06-28 cs.IT cs.NI math.IT
Deep Reinforcement Learning Based Power Allocation for Minimizing AoI and Energy Consumption in MIMO-NOMA IoT Systems
Jiangnan University（江南大学）；State Key Laboratory of Integrated Services Networks (Xidian University)（综合业务网理论及关键技术国家重点实验室（西安电子科技大学））；Qualcomm（高通公司）；Tsinghua University（清华大学）；University of Kent（肯特大学）；Jiangsu Future Networks Innovation Institute（江苏未来网络创新研究院）
多输入多输出非正交多址接入（MIMO-NOMA）物联网系统可以显著提高信道容量和频谱效率，以支持实时应用。信息年龄（AoI）是实时应用的重要指标，但目前还没有文献对MIMO-NOMA物联网系统的AoI进行最小化，这促使我们开展这项工作。在MIMO-NOMA物联网系统中，基站（BS）确定样本收集要求并为每个物联网设备分配传输功率。各设备根据采样要求确定是否进行数据采样，并采用分配的功率在MIMO-NOMA信道上向基站发送采样数据。之后，BS采用连续干扰消除（SIC）技术来解码由每个设备发送的数据的信号。样本采集要求和功率分配将影响系统的AoI和能耗。在SIC过程中传输速率不是常数，MIMO-NOMA信道中噪声是随机的，因此确定包括采样要求和功率分配在内的最优策略以最小化MIMO-NOMA物联网系统的AoI和能耗至关重要。本文提出了基于深度强化学习（DRL）的MIMO- NOMA物联网系统的最优功率分配，以最小化AoI和能耗。大量的仿真实验证明了最优功率分配的优越性。
2023-03-11 cs.AI cs.IT math.IT
Antenna Selection in MIMO Non-orthogonal Multiple Access Systems
研究了基站和用户都具有多天线的典型两用户MIMO非正交多址接入（NOMA）系统中的联合天线选择（AS）问题。具体来说，几个计算效率的AS算法开发两个常用的NOMA场景：固定功率分配NOMA（F-NOMA）和认知无线电启发NOMA（CR-NOMA）。针对F-NOMA系统，分别在不考虑用户公平性和考虑用户公平性的情况下，提出了两种新的AS方案，即max-max-max AS（A $^3$ -AS）和max-min-max AS（AIA-AS），以最大化系统和速率。在CR-NOMA网络中，提出了一种新的AS算法MCG-AS（maximum-channel-gain-based AS），在满足主用户服务质量要求的前提下，最大化次用户的可达速率。分别导出了$^3$和AIA-AS的平均和速率以及MCG-AS的次用户平均速率的渐近闭式表达式。数值结果表明，AIA-AS算法具有更好的用户公平性，而A $^3$ -AS算法在F-NOMA系统中获得了接近最优的和速率。对于CR-NOMA场景，MCG-AS在宽SNR范围内实现了接近最佳的性能。此外，所有提出的AS算法产生一个显着的计算复杂性减少，相比穷举搜索为基础的同行。
2017-11-22 cs.IT math.IT
Signaling Design for MIMO-NOMA with Different Security Requirements
研究了两用户多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络中安全传输的信令设计问题。基站向所有用户广播多播数据，并且还集成附加服务、针对某些用户的单播数据以及防止窃听者的机密数据。我们将上述具有不同安全需求的MIMO-NOMA分为几种通信场景。每个场景中的相关问题都是非凸的。我们提出了一个统一的方法，称为功率分配方案，优化率方程对应的情况。该方法将安全MIMO-NOMA信道的优化问题分解为一组简单的问题，包括多播、点对点和窃听MIMO问题，对应于三种基本消息：多播、私有/单播和机密消息。然后，我们利用现有的解决方案来设计上述问题的信令，使消息传输具有高的安全性和可靠性。数值结果表明，所提出的协方差矩阵设计的安全MIMO-NOMA传输的有效性。在适用的情况下，所提出的方法也优于现有的解决方案。在没有组播消息的情况下，我们也将非凸问题转化为加权和速率（WSR）最大化问题，通过应用块连续最大化方法和推广的零对偶间隙。这两种方法各有其优点和局限性。功率分配是一个通用的工具，可以应用于MIMO-NOMA的任何组合的三个消息（组播，私人和机密），而WSR最大化显示更大的潜力，安全的MIMO-NOMA通信没有组播。在这种情况下，WSR最大化提供比功率分割方法稍好的速率。
2021-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Pilot and Payload Power Control for Uplink MIMO-NOMA with MRC-SIC Receivers
该文提出了一种联合导频和有效载荷功率分配（JPA）方案，以缓解上行链路多输入多输出非正交多址（MIMO-NOMA）系统的误差传播问题。在基站上采用最大比合并和连续干扰消除（MRC-SIC）接收机进行多用户检测。通过考虑信道估计误差引起的误差传播，分析了MRC-SIC解码过程中每个用户的平均信干噪比（ASINR）。此外，JPA设计制定为一个非凸优化问题，以最大限度地提高最小加权ASINR和几何规划的最佳解决方案。仿真结果证实了性能分析，并表明，我们提出的方案可以有效地减轻错误传播的MRC-SIC和提高检测性能，特别是对于中等能量预算的用户。
2018-01-24 cs.IT math.IT
Performance Analysis of NOMA in Training Based Multiuser MIMO Systems
本文考虑在多用户MIMO系统中使用NOMA在实际情况下，CSI是通过导频信令获取。提出了一种新的使用共享导频的NOMA方案。针对包括上行链路导频和下行链路导频的不同导频信令方案执行可速率分析。与传统的正交接入方案与正交导频的可实现的速率性能进行了比较，建议NOMA方案与每个组内的共享导频。我们提出的方案是正交方案的推广，并且当选择适当的功率分配参数时，可以简化为正交方案。数值结果表明，当下行链路CSI在用户处可用时，我们提出的NOMA方案优于正交方案。然而，在小区中存在更多用户组的情况下，优选地使用多用户波束成形而不是NOMA。
2017-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Performance and Optimal Design of MIMO-NOMA Enhanced Small Cell Networks With Imperfect Channel-State Information
本文主要研究在不完全信道状态信息（CSI）的情况下，通过将多输入多输出（MIMO）和非正交多址（NOMA）相结合来提高小小区网络（SCN）的性能。分别用Kronecker模型和泊松点过程（PPP）来描述基站的估计误差和空间随机性。首先考虑随机分组和基于距离分组两种分组策略，推导了MIMO-NOMA增强型SCN的中断概率。结果表明，在干扰受限的制度，平均中断概率是无关的强度的BS，而中断性能恶化，如果强度是足够低。此外，随着信道不确定性的减小，渐近分析表明，在不存在小区间干扰的情况下，要获得任意低的中断概率，目标速率必须被限制到一个上界;并且，在信道状态信息质量较低的情况下，高相关估计误差改善了中断性能，反之则相反.然后，通过选择合适的预编码矩阵、接收机滤波器和传输速率来最大化有效吞吐量。最后，数值结果验证了我们的分析和证实我们提出的算法的优越性。
2022-09-23 cs.IT math.IT
Performance Analysis of MIMO-NOMA Systems with Randomly Deployed Users
本文研究了随机部署用户的多输入多输出非正交多址（MIMO-NOMA）系统的性能，其中随机部署的NOMA用户服从泊松点过程（PPP），MIMO信道间的空间相关性采用Kronecker模型描述，复合信道模型用于捕获大尺度衰落和小尺度衰落。用户分布的空间随机性、天线间的空间相关性以及大尺度衰落等因素都会对系统性能产生影响，但在MIMO-NOMA系统中，这些因素的考虑却很少，这给分析带来了挑战。基于迫零（ZF）检测，推导了平均中断概率和平均有效吞吐量的精确表达式。此外，对高信噪比（SNR）（/小小区半径）和低信噪比（/大小区半径）进行渐近分析，以获得更有见地的结果。具体地，分集阶数由$δ= {{N_r} - {M} + 1}$给出，距基站最近的第$k$个用户的平均中断概率遵循$O\left({D^{α\left( {{N_r} - {M} + 1} \right) + 2k}}\right)$的缩放律，平均有效吞吐量缩放为$O({D^{2}})$，$O({D^{-2}})$分别缩放为$D \to 0$和$D \to \infty$，其中$N_r$、$M$、$α$和$D$代表接收天线的数量、数据流的总数，路径损耗指数和小区半径。最后通过数值分析验证了分析结果。
2022-09-24 cs.IT math.IT
Gaussian Message Passing Iterative Detection for MIMO-NOMA Systems with Massive Access
针对多输入多输出非正交多址系统（MIMO-NOMA），提出了一种低复杂度的高斯消息传递迭代检测（GMPID）算法，该算法由一个具有$N_r$天线的基站同时为$N_u$提供服务。$N_u$和$N_r$都是非常大的数，我们考虑的情况下，$N_u>N_r$。GMPID是基于一个完全连接的循环图，这是很好地理解，在某些情况下是不收敛的。利用MIMO-NOMA算法的大尺度特性，简化了算法的收敛性分析。首先，我们证明了GMPID的方差绝对收敛到最小均方误差（MMSE）检测的方差。其次，提出了GMPID检测的均值收敛到比MMSE检测的均值更高的MSE的两个充分条件。然而，当$ N_u/N_r< (\sqrt{2}-1)^{-2}$。因此，提出了一种新的收敛SA-GMPID，它收敛到MMSE检测的任何$N_u> N_r$具有更快的收敛速度。最后，数值结果验证了所提出的理论结果的有效性。
2016-07-04 cs.IT math.IT
Secure Transmission in MIMO-NOMA Networks
这封信的重点是两个用户多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络的物理层安全。设计了一种线性预编码技术，以确保每个用户的消息的机密性。该技术首先将基站功率在两个用户之间进行拆分，并在此基础上将安全的MIMO-NOMA信道分解为两个MIMO窃听信道，并分别为每个信道设计发送协方差矩阵。与现有的线性预编码方法相比，该方法大大提高了保密率，并在性能和计算成本之间取得了平衡。仿真结果验证了该方法的有效性。
2020-08-13 cs.CR cs.IT eess.SP
Spatial Multiple Access (SMA): Enhancing performances of MIMO-NOMA systems
非正交多址接入（NOMA）技术虽然在可达到的和速率方面是未来无线系统的一种有前途的技术，但其误码性能受到用户间干扰（IUI）的影响。因此，具有有限IUI并且在频谱效率方面与NOMA竞争的多址接入技术设计是必要的。在这封信中，我们认为所谓的空间多址接入（SMA），这是基于应用空间调制（SM）的原则，通过不同的用户的数据流，作为一个强有力的替代MIMO-NOMA系统。推导了SMA的误码率、遍历和速率和中断概率的解析表达式。通过计算机仿真验证了推导的正确性。此外，SMA系统与NOMA的比较。结果表明，SMA在所有性能指标方面优于NOMA（即，误比特率（BER）、中断概率和遍历和率）。
2018-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
An Efficient Code-Domain NOMA Transceiver for mm-Wave Hybrid Massive MIMO Architectures
大规模MIMO和非正交多址接入（NOMA）是未来无线系统的关键方法，因为它们提供了许多优于传统系统的优点。功率域NOMA方法在大规模MIMO系统中得到了研究，而码域NOMA和大规模MIMO的集成则很少，这也是本文研究的主题。我们提出了一个通用的框架，采用基于用户分组的混合波束成形架构的毫米波大规模MIMO系统中NOMA被认为是一个组内的过程。结果表明，经典的接收机的稀疏码多址（SCMA）和多用户共享接入（MUSA）可以直接适应。此外，提出了一种新的接收机架构，这是一个改进的经典之一，上行链路MUSA。该接收机使得MUSA优于SCMA，用于具有较低复杂度的上行链路传输。我们提供了一个下界可达信息速率（AIR）作为性能指标。我们表明，码域NOMA方案优于传统的方法，具有非常有限的射频（RF）链，其中用户在空间上彼此接近。此外，我们提供了一个分析的比特出错率和空气在不同的码长和过载情况下的上行链路传输的灵活结构的MUSA被利用。
2020-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Multiple Antenna Aided NOMA in UAV Networks: A Stochastic Geometry Approach
本文研究了多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）辅助无人机（UAV）网络。利用随机几何模型，提出了一种新的三维无人机框架，为随机漫游的NOMA用户提供无线服务。为了评估所提出的框架的性能，我们推导出MIMO-NOMA增强的无人机网络的中断概率和遍历率的解析表达式。我们研究了易于处理的上限为整个拟议的框架，推导出渐近的结果，干扰源的发射功率成比例或固定的无人机的情况下。为了获得更多的见解所提出的框架，我们调查的多样性阶数和高信噪比（SNR）斜率的MIMO-NOMA辅助无人机网络。我们的结果证实：i）NOMA增强的UAV网络的中断概率在很大程度上受NOMA用户的目标传输速率和功率分配因子的影响;以及ii）对于干扰功率与UAV功率成比例的情况，存在用于中断概率的错误平层。
2018-05-14 cs.IT math.IT
Securing Downlink Massive MIMO-NOMA Networks with Artificial Noise
在本文中，我们专注于安全的大规模多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络的机密信息，利用人工噪声（AN）。首先提出了一种在基站端进行最小均方误差估计的上行链路训练方案。基于估计的信道状态信息，基站对机密信息进行预编码并注入AN。在此之后，遍历保密率推导出下行链路传输。渐近保密性能分析也进行了大量的发射天线和高发射功率的基站，分别突出的关键参数的保密性能的影响所考虑的系统。基于推导出的遍历保密率，我们提出了上行链路训练阶段和下行链路传输阶段的联合功率分配，以最大化系统的总保密率。此外，从安全角度出发，提出了另一种优化算法，以最大化能量效率。结果表明，大规模MIMO技术和AN的结合大大有利于NOMA网络的保密性能。此外，上行链路的训练阶段和分簇过程上的保密性能的影响被揭示。此外，通过仿真实验，将所提出的优化算法与其他基准算法进行了比较，验证了其优越性。最后，它表明，该系统优于传统的大规模MIMO正交多址接入的保密性能。
2019-03-13 cs.IT math.IT
Gaussian Message Passing for Overloaded Massive MIMO-NOMA
本文研究了一种低复杂度的非正交多址编码多输入多输出（MIMO）系统（massive MIMO-NOMA）中的高斯消息传递（GMP）方案，在该方案中，具有$N_s$天线的基站在同一频率上同时为$N_u$信源提供服务。$N_u$和$N_s$都是大数，我们考虑了$N_u>N_s$的重载情况。MIMO-NOMA的GMP是一种在全连接的循环因子图上运行的消息传递算法，该算法由于相关性问题而无法收敛。在本文中，我们利用系统的大规模性，简化了GMP在过载条件下的收敛性分析。首先，我们证明了GMP的\emph{variances}绝对收敛于线性最小均方误差（LMMSE）多用户检测的均方误差（MSE）。其次，传统GMP的\emph{means}在$ N_u/N_s< (\sqrt{2}-1)^{-2}\approx5.83$时将无法收敛。因此，我们提出并推导了一种新的收敛GMP称为缩放和添加GMP（SA-GMP），它总是收敛到任何$N_u/N_s>1$的LMMSE多用户检测性能，并表明它具有更快的收敛速度比传统的GMP具有相同的复杂度。最后，数值结果验证了理论结果的有效性和准确性。
2018-10-25 cs.IT math.IT
Rate Analysis of Cell-Free Massive MIMO-NOMA With Three Linear Precoders
虽然无小区（CF）大规模多输入多输出（MIMO）和非正交多址（NOMA）的混合保证了大规模的频谱效率增益，但是在接入点（AP）处采用的预编码器的类型影响增益。因此，在本文中，我们全面评估系统的性能与最大比传输（MRT），全导频迫零（fpZF）和修改的正则化ZF（mRZF）预编码器。考虑瑞利衰落信道、簇内导频污染、簇间干扰和不完善的连续干扰消除（SIC）的影响，我们推导出了它们的闭合形式和速率表达式。我们的研究结果表明，该系统支持显着更多的用户同时在相同的相干间隔相比，其OMA等效。然而，当用户数较少时，簇内导频污染和不完善的SIC会降低系统性能。此外，在完美的SIC下，mRZF和fpZF的表现显着优于MRT。此外，我们表明，该系统与mRZF或fpZF预编码优于OMA系统与MRT。数值结果验证了分析结果。
2020-12-22 cs.IT math.IT
Antenna Selection for MIMO-NOMA Networks
研究了基站和用户均配置多天线的两用户非正交多址接入网络中的联合天线选择问题。由于基于穷举搜索的最优AS方案在天线数目较大时计算量过大，提出了两种计算效率较高的联合AS算法，即最大最小最大AS（AIA-AS）和最大AS（$^3$ -AS），以最大化系统和速率。在高信噪比（SNR）条件下，分别导出了AIA-AS和A $^3$ -AS的平均和速率的渐近封闭表达式.数值结果表明，AIA-AS和A $^3$ -AS可以产生显着的性能增益可比计划。此外，AIA-AS可以提供更好的用户公平性，而A $^3$ -AS方案可以获得接近最优的和速率性能。
2016-09-26 cs.IT math.IT
Non-orthogonal Multiple Access in Large-Scale Heterogeneous Networks
本文探讨了在$K$层混合异构网络（HetNets）中应用非正交多址接入（NOMA）技术的潜在优势。提出了一种新的传输框架，其中在小小区中采用NOMA，在宏小区中采用大规模多输入多输出（MIMO）。为了最大化移动用户的有偏平均接收功率，提出了一种基于NOMA和大规模MIMO的用户关联方案。为了评估所提出的框架的性能，我们首先推导出NOMA增强的小小区的覆盖概率的解析表达式。然后，我们检查整个网络的频谱效率，通过推导出NOMA增强的小小区的精确解析表达式和大规模MIMO使能宏小区的易处理的下限。最后，我们研究了混合HetNet的能量效率。我们的结果表明：1）NOMA增强型小小区的覆盖概率在很大程度上受到两个NOMA用户的目标传输速率和功率共享系数的影响; 2）支持大规模MIMO的宏小区能够通过增加天线数量来显著提高频谱效率; 3）密集部署NOMA增强型小小区基站（BS）可以大大提高整个网络的能量效率; 4）与基于正交多址接入（OMA）的HetNet相比，提出的NOMA增强HetNet传输方案具有更好的性能。
2017-05-09 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
Grant Free MIMO-NOMA with Differential Modulation for Machine Type Communications
本文针对机器类通信中设备异步零星发送短包的场景，提出一种基于差分调制的免授权MIMO-NOMA方案，通过稀疏贝叶斯学习实现活跃设备检测，并利用差分调制约束设计非相干多设备数据检测器，显著提升检测性能。
2024-06-11 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
Holographic MIMO Empowered NOMA-ISAC for 6G: Rate-Splitting Enhanced Near-Field Modeling, Multi-Objective Optimization, and Statistical Performance Validation
本文提出了一种超大规模MIMO赋能的NOMA-ISAC框架，通过速率分割增强近场建模、多目标优化和统计验证，提升了6G通信与感知的性能。
2025-11-29 cs.IT cs.NI math.IT
Terahertz-Band MIMO-NOMA: Adaptive Superposition Coding and Subspace Detection
研究了太赫兹（THz）波段非正交多址（NOMA）系统中超大规模多输入多输出（UM-MIMO）数据的高效检测问题。我们认为，最常见的太赫兹NOMA配置是功率域叠加编码在准光双大规模MIMO信道。我们提出了空间调谐技术，修改天线子阵列的安排，以提高信道条件。为了在接收端恢复叠加的数据，我们提出了一种基于低复杂度信道矩阵打孔的数据检测器，其中高阶检测器是从低阶分量检测器动态形成的。我们首先详细介绍了所提出的解决方案的情况下，在点对点太赫兹MIMO链路的多个流的叠加编码。然后，我们将研究扩展到多用户NOMA，其中随机分布的用户被分组到狭窄的小区扇区，并根据其接近基站的程度分配不同的功率电平。我们表明，连续干扰消除进行空间调谐下的最小的性能和复杂性成本。我们推导出近似的比特出错率（BER）方程，我们提出了一个架构设计，以说明复杂性降低。在典型的THz条件下，信道打孔在高信噪比下引入了超过一个数量级的BER降低，同时将复杂度降低了约90%。
2021-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Transmit Antenna Selection Protocol for MIMO NOMA Networks over Nakagami-m Channels
研究了Nakagami- \textit{m}衰落信道下的多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）网络，该网络由一个信源和两个合法用户（根据用户与信源的距离分为远近用户）以及一个被动窃听者组成。具体来说，我们研究的情况下，远端用户的信号可能会或可能不会被成功地解码在窃听者和近端用户。因此，我们的目的是设计一个发射天线选择（TAS）的安全通信协议的网络。然后，提出了两种TAS解决方案，即解决方案I和II。具体地，解决方案I和II分别集中于最大化源和近端用户之间以及源和远端用户之间的接收信号功率。在此基础上，推导出了各逻辑单元和整个系统的秘密中断概率的精确和渐近的封闭表达式。我们的分析结果证实了蒙特卡洛模拟表明，可以显着提高保密性能，通过适当选择功率分配系数，并增加在源和LU的天线数量。有趣的是，解决方案II可以提供比解决方案I更好的整体保密性能。
2019-02-15 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Downlink NOMA Systems: Key Techniques and Open Issues
本文介绍了下行非正交多址（NOMA）系统中资源分配（RA）的研究进展，重点介绍了用户配对（UP）和功率分配（PA）算法。前者利用用户间的信道增益差异进行用户配对，以获得较高的容量增益;后者为每个簇内的用户分配功率，以平衡系统吞吐量和用户公平性。此外，本文引入了集群公平性的概念，并提出了divideand-next-largest difference为基础的UP算法，以分配容量增益之间的NOMA集群在一个控制的方式。此外，在用户具有预定义的服务质量时，多输入多输出NOMA（MIMO-NOMA）和MIMO-OMA的性能进行了比较。仿真结果验证了NOMA相对于OMA的优越性。最后，文章为下行NOMA中RA的进一步研究提供了思路。
2017-12-30 cs.IT math.IT
New Antenna Selection Schemes for Full-Duplex Cooperative MIMO-NOMA Systems
在本文中，我们解决的天线选择（AS）问题，在全双工（FD）合作非正交多址接入（NOMA）系统，其中多天线FD中继桥之间的连接多天线基站和NOMA远用户。具体来说，提出了两种AS方案，即max- $\SUu$和max- $\SUuu$，以分别最大化近用户和远用户之一或两者的端到端信号与干扰加噪声比。此外，一个两阶段的AS计划，即服务质量（QoS）的供应计划，被设计为实现一个特定的速率在远用户，同时提高近用户的速率。为了提高性能的QoS供应AS计划，动态天线集群的思想被应用在中继自适应分区中继的天线到发送和接收子集。推导了所提出的AS方案的中断概率和可达速率的精确表达式。为了提供更多的洞察力，封闭形式的渐近中断概率表达式的max- $\SUu$和max- $\SUuu$ AS计划。我们的研究结果表明，虽然QoS供应AS方案可以提供一个接近最佳的性能静态天线设置在中继，它提供了高达$12\%$平均和速率增益超过最佳AS选择与固定的天线设置。
2022-02-25 cs.IT math.IT
Asymptotic Performance of the GSVD-Based MIMO-NOMA Communications with Rician Fading
本文研究Rician衰落下基于GSVD的MIMO-NOMA系统，借助算子值自由概率论推导GSV的Cauchy变换及平均速率，并给出Rayleigh特例的闭式表达式。
2023-09-18 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO NOMA with Wavelet Pulse Shaping to Minimize Undesired Channel Interference
本文提出一种用于 6G 网络的基于小波 OFDM 的 NOMA 与 massive MIMO 结合的系统，利用小波补偿信道损伤，在频谱效率、SER 和 PAPR 上优于传统 OFDM NOMA 系统。
2022-06-29 cs.IT cs.SY eess.SY
Coalition Formation Games for Improved Cell-Edge User Service in Downlink NOMA and MU-MIMO Small Cell Systems
在当今的无线通信系统中，移动用户的指数增长的需求需要新的和现有的技术的组合，以满足可靠和高质量的服务提供的需求。这可能并不总是可能的，因为无线电信系统中的资源是有限的，并且通常位于小区边缘的大量用户可能遭受严重的干扰。为此，在由小小区组成的云无线电接入网络（C-RAN）中，与非正交多址（NOMA）一起部署了新的联合传输协调多点（JT-CoMP）方案，其中传输点的聚类基于联盟形成游戏。为了进一步提高网络的性能，应用了具有迫零（ZF）波束成形的多用户多输入多输出（MU-MIMO）。建议的方案的性能，在用户吞吐量方面，然后进行比较的一个方案，其中JT-CoMP与静态聚类被选择，一个JT-CoMP方案与基于贪心算法的聚类和JT-CoMP不部署的情况下。仿真结果证实，该方案可靠地提高了吞吐量的用户与不良的无线信道，同时保证其余的性能不被严重破坏。
2021-06-29 cs.IT math.IT
Interplay Between NOMA and Other Emerging Technologies: A Survey
非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）通过允许多个用户共享一个无线资源，被广泛认为是一种增加无线网络用户数量、提高频谱效率和用户公平性的有效方法。NOMA可以灵活地与许多现有的无线技术和新兴技术相结合，包括多输入多输出（MIMO）、大规模MIMO、毫米波通信、认知和协作通信、可见光通信、物理层安全、能量收集、无线缓存等。NOMA与这些技术的结合可以进一步提高可扩展性、频谱效率、能量效率、未来通信网络的绿色化。本文对NOMA与上述技术之间的相互作用进行了全面的调查。重点是如何上述技术可以受益于NOMA，反之亦然。此外，挑战和未来的研究方向。
2019-08-05 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation in Massive MIMO-NOMA Networks with Wireless Power Transfer: A Distributed ADMM Approach
在多小区大规模多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）网络中，具有多个天线的基站（BS）在下行链路中递送它们的射频能量，并且物联网（IoT）设备使用它们收集的能量来支持上行链路数据传输。本文研究了具有无线功率传输（WPT）的多小区大规模MIMO NOMA网络的能量效率（EE）问题。为了最大化网络的EE，我们提出了一种新的联合功率，时间，天线选择，和子载波资源分配方案，它可以适当地分配能量收集和数据传输的时间。分别考虑了理想信道状态信息和非理想信道状态信息，并分析了它们的EE性能。在服务质量（QoS）的要求下，制定EE最大化问题，这是非平凡的，由于非凸性。首先采用非线性分式规划方法将问题转化为凸问题，然后提出一种基于分布式交替方向乘子法（ADMM）的求解方法。仿真结果表明，与其他方法相比，该算法可以在较少的迭代次数内快速收敛，并能获得更好的EE性能。
2021-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO-NOMA Systems Secrecy in the Presence of Active Eavesdroppers
本文研究主动窃听者利用导频欺骗攻击大规模MIMO-NOMA系统的问题，通过随机几何推导保密中断概率和遍历保密容量下界，并证明适当功率分配下NOMA的保密性能优于OMA。
2025-07-07 cs.CR cs.IT math.IT
