Achievable Sum Rate Optimization on NOMA-aided Cell-Free Massive MIMO with Finite Blocklength Coding
针对有限块长编码下NOMA辅助无小区大规模MIMO系统，提出联合功率分配与用户聚类的交替优化算法以最大化可达和速率，显著优于基准算法。
2024-03-26 cs.IT cs.SY eess.SY
Fairness Comparison of Uplink NOMA and OMA
在本文中，我们比较了非正交多址（NOMA）和正交多址（OMA）方案的上行链路通信的资源分配公平性。通过刻画单个用户数据速率对系统总速率的贡献，分析了非对称信道下NOMA比OMA提供更公平的资源分配的根本原因。在此基础上，提出了一种基于Jain指数的公平性度量方法来度量多用户信道的非对称性。更重要的是，所提出的度量提供了一个选择标准，用于在NOMA和OMA之间进行选择，以实现公平的资源分配。在此基础上，我们提出了一种混合的NOMA-OMA方案，以进一步提高用户的公平性。仿真结果证实了所提出的度量的准确性，并证明了所提出的混合NOMA-OMA方案相比，传统的OMA和NOMA方案的公平性增强。
2017-03-15 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
SWIPT-enabled NOMA in Distributed Antenna System with Imperfect Channel State Information for Max-Sum-Rate and Max-Min Fairness
基于分布式天线系统（DAS）可以极大地提高非正交多址接入（NOMA）的数据率的事实，提出了一种分布式天线系统不仅可以提高NOMA的数据率，还可以提高NOMA的能量采集能力的框架。针对DAS系统中支持SWIPT的NOMA，考虑了总速率最大化问题和最大最小公平性问题，提出了两种不同的功率分配方案，分别针对具有不完全信道状态信息（CSI）的SWIPT和NOMA.数值结果验证了理论研究结果，并表明，所提出的框架中使用的SWIPT启用的NOMA DAS实现了更高的数据率比现有的SWIPT启用的NOMA，同时保证最小的收获能量。
2022-03-18 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis and Blocklength Minimization of Uplink RSMA for Short Packet Transmissions in URLLC
本文针对URLLC短包传输，分析上行RSMA在有限块长度下的性能，提出块长度最小化方案，证明其能以更短块长度达到与NOMA等相同的速率，实现低延迟。
2024-07-17 cs.IT math.IT
On the Fairness Performance of NOMA-based Wireless Powered Communication Networks
远近效应导致无线供电通信网络（WPCN）中严重的吞吐量不公平。在本文中，我们利用非正交多址接入（NOMA）技术，并提出了一个公平意识的NOMA调度方案，以减轻远近效应，提高最大-最小公平性。具体来说，我们排序的所有用户根据他们的信道条件，并将它们分为两组，干扰组与高信道增益和非干扰组与低信道增益。发电站（PS）与干扰组中的用户的数据传输同时发送能量信号。因此，非干扰组中的用户可以收获更多的能量并实现更高的吞吐量，而干扰组中的用户由于来自PS的干扰信号而降低其性能。然后，我们应用顺序统计理论分析有序用户的可达速率，在此基础上，所有的用户进行适当的NOMA传输分组，以实现系统的最大-最小公平性。同时，推导了确定每个组中用户集合的最佳干扰用户数。我们的仿真结果验证了显着改善网络公平性和吞吐量通过公平意识的NOMA为基础的调度方案。
2019-06-01 cs.IT cs.NI math.IT
NOMA in Distributed Antenna System for Max-Min Fairness and Max-Sum-Rate
分布式天线系统（DAS）已经部署了十多年。DAS在单小区和多小区环境中都具有容量优势，特别是对于小区边缘用户。在本文中，非正交多址接入（NOMA）建议在单小区DAS中，以最大限度地提高用户公平性和总速率。两种传输策略被认为是：NOMA与单一选择传输和NOMA与毯式传输。在双用户场景中，中心基站（BS）使用NOMA来服务两个用户，并且远程无线电单元（RRU）基于传输方案仅服务弱用户。从RRU发送的信号在两个用户侧不被认为是干扰。在一侧，来自RRU的信号用于检测所需的数据，而在另一侧，信号用于执行连续干扰消除（SIC）。当发射端已知瞬时信道增益信息（CGI）或信道分布信息（CDI）时，研究了最大-最小性能。对于每个用户的数据率，仅用CDI导出了上界的封闭形式的表达式。此外，当发送端的瞬时CGI已知时，研究了具有最小速率约束的和速率。结果表明，与其他方案相比，NOMA与毯式传输提供了最好的性能;传统的NOMA，传统的单一选择方案和联合传输（JT）NOMA。它还表明，在较小的发射功率，NOMA与单一选择传输给出了更好的性能比传统的NOMA。
2017-06-16 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
Secrecy Fairness Aware NOMA for Untrusted Users
频谱高效的安全非正交多址接入（NOMA）最近获得了大量的研究兴趣，为第五代发展。这项工作探讨了NOMA中的关键安全问题，这是源于利用连续干扰消除的解码概念。考虑到不可信用户，我们设计了一种新的安全NOMA传输协议，以最大限度地提高用户之间的保密公平性。提出了一种新的两用户NOMA译码顺序，为两个用户提供正保密率。在给定的功率预算约束下，以最大化用户间的保密公平性为目标，将问题转化为最小化用户间的最大保密中断概率。特别是，推导出两个用户的SOP的封闭形式的表达式来分析保密性能。利用伪凸性概念求解SOP最小化问题，得到每个用户的最优功率分配。得到了SOP的渐近表达式，以及最小化这些近似的最优PA，以获得更深入的见解。此外，从保密公平的角度来看，全局优化的功率控制解决方案，获得了低计算复杂性，并获得渐近近似获得分析见解。数值结果验证了分析的正确性，并提出了最优解的见解。最后，我们提出的见解，全球最佳PA的公平性得到保证，分别实现约55.12%，69.30%和19.11%的收益，相比，固定PA和个人用户的最佳PA。
2021-03-30 cs.IT eess.SP math.IT
Fairness for Non-Orthogonal Multiple Access in 5G Systems
在非正交多址（NOMA）下行链路中，多个数据流在功率域中叠加，并且用户解码基于连续干扰消除。NOMA的性能高度依赖于数据流之间的功率分配和相关的功率分配（PA）问题。在这封信中，我们研究NOMA从公平的角度来看，我们调查PA技术，以确保公平性的下行链路用户下i）瞬时信道状态信息（CSI）在发射机，和ii）平均CSI。虽然制定的问题是非凸的，我们已经开发出低复杂度的多项式算法，在这两种情况下考虑产生的最佳解决方案。
2015-04-09 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
Novel Outage-Aware NOMA Protocol for Secrecy Fairness Maximization Among Untrusted Users
针对频谱高效安全非正交多址接入（NOMA）的重要意义，提出了一种新的服务质量（QoS）感知的安全NOMA协议，该协议最大化了非可信用户之间的保密公平性。考虑到一个基站（BS）和两个用户，一种新的解码顺序的设计，提供安全的两个用户。以保证用户间的保密公平性为目标，在满足用户QoS需求的同时，在基站发射功率预算约束下，研究了最大保密中断概率（SOP）的最小化问题.得到了线对中断概率（POP）和使POP最小的最优功率分配（PA）的闭式表达式。为了分析保密性能，推导了两个用户的SOP的解析表达式，并利用广义凸性的概念解决了各个SOP最小化问题。在低计算复杂性下，从保密公平性的角度得到了一个全局最优解，并得到了严格的近似解.数值结果提出了有用的见解，全球优化PA，确保保密公平性，并提供约55.12%，69.30%，和19.11%的性能增益，分别相比，固定PA和个人用户的最佳PA。最后，提出了一种安全公平性能和QoS需求之间的折衷方案。
2021-03-31 cs.IT eess.SP 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
Performance Analysis of NOMA Uplink Networks under Statistical QoS Delay Constraints
在第五代及以后（B5 G）中，延迟约束成为特别感兴趣的主题，例如用于超可靠低延迟通信（URLLC），如自动驾驶汽车和增强现实。本文研究了两用户上行NOMA网络在统计服务质量（QoS）时延约束下的性能，通过每个用户的有效容量（EC）来描述。我们提出了新的封闭形式的表达式的EC的NOMA用户和显示，在高信号噪声比（SNR）区域，“强”NOMA用户有一个有限的EC，假设相同的延迟约束的“弱”用户。我们证明，对于弱用户，OMA实现更高的EC比NOMA在小值的发送SNR，而NOMA优于OMA在EC方面在高SNR。另一方面，对于强用户来说，相反的情况是正确的，即，NOMA在小信噪比时比OMA获得更高的EC，而OMA在高信噪比时更有优势，这就提出了一个问题，即引入“自适应”的OMA /NOMA策略，同时考虑用户的时延约束和可用的发射功率。
2020-03-09 cs.IT math.IT
Optimal Power Allocation Scheme for Non-Orthogonal Multiple Access with $α$-Fairness
研究了基于$α$ -公平性的非正交多址接入（NOMA）系统总吞吐量最大化的最优功率分配方案。与现有的公平性NOMA模型相比，$α$ -公平性模型只能利用单个标量来实现不同的用户公平性水平。两种不同的信道状态信息在发射机（CSIT）的假设被认为是，即，统计和完美的CSIT。对于统计CSIT，预定义固定的目标数据率，并且通过表征最优功率分配解决方案的几个属性来解决具有$α$公平性的总吞吐量最大化的功率分配问题。对于理想的CSIT，最优功率分配被确定为最大化具有$α$公平性的瞬时和速率，其中用户速率根据瞬时信道状态信息（CSI）被适配。特别是，提出了一种简单的交替优化（AO）算法，这是证明产生的最优解。数值结果表明，在相同的公平性水平，NOMA显着优于传统的正交多址接入（MA）的情况下，统计和完美的CSIT。
2017-08-03 cs.IT math.IT
Digital Fairness Algorithms for Satellite Uplink NOMA
本文研究卫星上行链路NOMA系统中实现物联网用户速率公平的问题，提出单时隙下最优SIC排序与功率调节方法，并在多时隙场景中设计用户速率均衡算法，同时评估性能与复杂度之间的权衡。
2025-02-04 cs.IT eess.SP math.IT
Improved User Fairness in Decode-Forward Relaying Non-orthogonal Multiple Access Schemes with Imperfect SIC
非正交多址接入（NOMA）是在具有海量连接的超密集网络中服务的关键技术之一，这对于物联网（IoT）应用至关重要。此外，NOMA提供了更好的频谱效率相比，正交多址接入（OMA）计划。然而，在NOMA中，连续干扰消除器（SIC）应该被实现用于干扰减轻，并且大多数文献中，完美的SIC被假设用于NOMA涉及的系统。不幸的是，实际情况并非如此，这种不完美的SIC效应限制了NOMA涉及的系统的性能。此外，它还造成了用户之间的不公平。在本文中，我们引入反向解码转发中继NOMA（R-DFNOMA），以提高用户公平性相比，传统的DFNOMA（C-DFNOMA），这是在文献中广泛分析。在分析中，我们定义了依赖于信道衰落的不完美SIC效应，并与此不完美SIC，我们推导出遍历容量（EC）和中断概率（OP）的精确表达式。此外，我们评估的比特错误性能的建议R-DFNOMA和推导出的比特错误概率（BEP）的封闭形式，还没有在文献中研究。然后，我们根据所有关键性能指标（KPI）定义用户公平性指标（即，EC、OP和BEP）。基于大量的仿真，所有推导的表达式进行了验证，并证明了建议的R-DFNOMA提供更好的用户公平性比C-DFNOMA在所有的KPI。最后，讨论了源端和中继端的功率分配对性能指标和用户公平性的影响
2020-04-26 cs.IT eess.SP math.IT
Coexistence of URLLC and eMBB services in the C-RAN Uplink: An Information-Theoretic Study
针对多小区云无线接入网（C-RAN）架构的上行链路中增强型移动宽带（eMBB）和超可靠低延迟通信（URLLC）用户的复用，研究了正交和非正交多址接入的性能。虽然eMBB用户可以在时间和频率上扩展的长码字上操作，但是URLLC用户的传输由于其低延迟要求而在时间上是随机和局部化的。这些要求还要求在边缘节点（EN）处执行其数据包的解码，而eMBB流量可以利用云处集中解码的干扰管理功能。使用信息理论的参数，eMBB和URLLC流量类型之间的性能权衡的影响，前者的速率，后者的速率，访问延迟和可靠性。分析包括具有不同解码架构的非正交多址（NOMA），诸如打孔和连续干扰消除（SIC）。该研究揭示了有效的设计选择作为小区间干扰，信噪比水平和前传容量限制的函数。
2018-04-18 cs.IT cs.NI math.IT
Network Slicing for eMBB, URLLC, and mMTC: An Uplink Rate-Splitting Multiple Access Approach
本文研究 5G 上行异构业务网络切片，提出基于 RSMA 的灵活消息分割与解码顺序设计，证明其可优于 NOMA 并在部分场景显著增益 OMA。
2023-07-12 cs.IT eess.SP 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
URLLC and eMBB Coexistence in MIMO Non-orthogonal Multiple Access Systems
增强型移动宽带（eMBB）和超可靠低延迟通信（URLLC）是第五代移动通信系统（5G）中的两种主要预期服务。具体而言，eMBB应用支持极高数据率通信，而URLLC服务旨在提供具有高可靠性通信的严格延迟。由于URLLC和eMBB服务对服务质量（QoS）的要求不同，它们之间的频谱共享成为一个具有挑战性的调度问题。在本文中，我们的目标是研究穿孔技术下的多输入多输出（MIMO）非正交多址（NOMA）系统中的URLLC和eMBB协同调度/共存问题。该目标函数通过联合用户选择和功率分配调度，在满足URLLC用户时延要求的同时，最大化eMBB用户的数据率。为了解决这个问题，我们首先引入了一个eMBB用户聚类机制，以平衡系统性能和计算复杂性。之后，我们将原问题分解为两个子问题，即用户选择和功率分配的调度问题。我们引入了Gale-Shapley（GS）理论来解决用户选择问题，并引入了连续凸近似（SCA）和凸差分（D.C.）编程来处理功率分配问题。最后，利用迭代算法以较低的计算复杂性找到全局解。数值结果表明了所提算法的有效性，也验证了所提方法优于其他基线方法。
2021-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Proportional-Fair Joint User Grouping and Power Allocation for Uplink NOMA-ISAC
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
针对上行NOMA-ISAC系统，提出基于比例公平调度的联合用户分组与功率分配方法PF-JUGPA，通过加权和速率最大化实现长期公平性，显著提升Jain公平指数和弱用户平均速率。
2026-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
A Novel NOMA Solution with RIS Partitioning
可重构智能表面（RIS）支持非正交多址接入（NOMA）通信，是下一代无线通信的一个研究方向。在本文中，我们提出了一种新的NOMA解决方案与RIS分区，我们的目标是提高频谱效率，通过提高遍历率的所有用户，并最大限度地提高用户的公平性。在建议的系统中，我们分配的物理资源，用户之间的基站（BS）和RIS是专门为不同的用户群。此外，我们制定了一个RIS分区优化问题，切片的RIS元素之间的用户，使用户的公平性最大化。该问题是一个具有组合可行集的非凸非线性整数规划（NLIP）问题，求解起来非常具有挑战性。因此，我们利用问题的结构来约束其可行集，并通过顺序应用三个有效的搜索算法来获得次优解。此外，我们推导出准确和渐近表达式的中断概率。仿真结果清楚地表明，所提出的系统的优越性，在遍历和速率，中断概率，和用户公平性能方面的考虑基准系统。
2022-08-20 cs.IT eess.SP math.IT
A Fair Individual Rate Comparison between MIMO-NOMA and MIMO-OMA
在本文中，我们比较了MIMO-NOMA和MIMO-OMA的个别率时，用户配对成簇。提出了一种功率分配策略，该策略保证了MIMO-NOMA在任意功率分配和最优自由度分割下，每个用户的速率都比MIMO-OMA高。此外，考虑了OMA具有相等自由度和任意PA的特殊情况，NOMA的个体速率优势仍然成立。此外，它表明，NOMA可以获得更好的公平性，通过适当的PA。最后，进行了仿真，验证了开发的分析结果。
2017-09-15 cs.IT math.IT
Resource Allocation and Performance Analysis of Hybrid RSMA-NOMA in the Downlink
本文针对混合RSMA-NOMA下行网络，基于SCA方法联合优化功率、速率及功率预算分配，揭示了该方案在系统和速率、公平性、收敛性与可行性间的权衡。
2023-06-14 cs.IT eess.SP 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
Optimal Throughput Fairness Trade-offs for Downlink Non-Orthogonal Multiple Access over Fading Channels
最近，非正交多址接入（NOMA）作为5G使能技术之一引起了相当大的兴趣。然而，由于连续解码，下行链路通信中具有较好信道条件的用户本质上受益于NOMA，需要明智的设计来保证用户公平性。本文研究了衰落信道下两用户下行NOMA系统。对于延迟容忍传输，平均和速率最大化受到平均和峰值功率约束以及最小平均用户速率约束。利用拉格朗日对偶分解方法，得到了发射端全信道状态信息（CSIT）下的最优资源分配，并基于分析结果，提出了部分CSIT下的有效功率分配策略.并行地，对于延迟受限传输，在全CSIT下，在最大允许用户中断约束下最大化延迟受限吞吐量（DLT）的总和，并且还在部分CSIT下执行对DLT的总和的分析。此外，一个最佳的正交多址接入（OMA）方案也被研究作为一个基准，以证明NOMA在全CSIT下的OMA的优越性。最后，通过平均和速率（sum-DLT）与最小（最大）平均用户速率（中断）要求的不同权衡，通过模拟验证了理论分析。
2018-02-22 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Joint Subcarrier and Power Allocation in NOMA is Strongly NP-Hard
非正交多址接入（NOMA）是一种很有前途的5G无线接入技术。它允许多个用户通过执行功率域复用在相同的频率和时间资源上进行传输。在接收机侧，应用连续干扰消除（SIC）以减轻复用信号之间的干扰。以这种方式，NOMA可以在频谱效率方面优于传统蜂窝网络中使用的正交多址接入方案，并允许更多的同时用户。研究了多载波NOMA系统中联合子载波和功率分配问题的计算复杂性。我们证明了这些问题是强NP-困难的一大类目标函数，即加权广义平均的个人数据率。这个类涵盖了流行的加权和率，比例公平，调和平均和最大最小公平效用。我们的研究结果表明，在一般情况下，最佳的功率和子载波分配不能在多项式时间计算，除非P = NP。然而，我们提出了一些易处理的特殊情况下，我们表明，他们可以有效地解决。
2019-10-03 cs.CC cs.IT math.IT
Outage Balancing in Downlink Non-Orthogonal Multiple Access With Statistical Channel State Information
本文研究了一种下行非正交多址接入（NOMA）系统，在该系统中，信源根据发送端的统计信道状态信息，以目标数据率向用户发送独立的信息。研究了用户间的中断平衡问题，考虑了功率分配、解码顺序选择和用户分组等问题。具体而言，关于最大最小公平性准则，我们推导出最佳功率分配的封闭形式，并证明了相应的最佳解码顺序的基本下行NOMA系统。通过为每个用户分配一个加权因子，分析结果可以用来评估下行NOMA系统在各种公平性约束下的中断性能。此外，我们调查的情况下，与用户分组，其中每个用户组可以被视为一个基本的下行链路NOMA系统。解决了不同用户组之间的功率和资源分配的相关问题。NOMA的实现复杂度问题也被认为是重点所造成的连续干扰消除和用户分组。通过仿真分析了该算法的复杂度和性能折衷，为NOMA的实际应用提供了有益的启示。仿真结果证实了我们的分析，并显示相当大的性能增益NOMA相比，正交多址。
2015-07-16 cs.IT math.IT
On Non-Orthogonal Multiple Access in Downlink
非正交多址接入（NOMA）在下行链路中讨论这封信。当与软频率复用相结合时，NOMA通过以远用户的数据率为代价来增加近用户的数据率而对用户公平性有害。
2016-05-24 cs.IT math.IT
Coexisting Passive RIS and Active Relay Assisted NOMA Systems
提出共存无源RIS与有源DF中继辅助的NOMA传输框架，设计H-NOMA与F-NOMA协议，通过AO与JO算法联合优化功率分配与波束成形，显著提升系统性能与速率公平性。
2024-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Novel Time Asynchronous NOMA schemes for Downlink Transmissions
在这项工作中，我们调查的影响，时间延迟在非正交多址（NOMA）方案的下行链路传输。首先，我们分析了在传统的功率域NOMA（P-NOMA）中加入有意的定时偏移的好处。这种方法被称为异步功率域NOMA（AP-NOMA），它在发往不同用户的数据包之间引入了人为的符号偏移。它减少了相互干扰，从而扩大了传统P-NOMA的可达速率范围。然后，我们提出了一个预编码方案，充分利用了自由度提供的时间间隔。我们称这种多址方案为T-NOMA，与传统的P-NOMA或甚至修改的AP-NOMA相比，T-NOMA为用户提供了更高的自由度。T-NOMA在基站处采用预编码，在接收用户处采用线性预处理方案，该方案将广播信道分解成并行信道，从而避免了连续干扰消除（SIC）的需要。数值结果表明，T-NOMA的性能优于AP-NOMA，并且都优于传统的P-NOMA。我们还比较了这些方法提供的最大和率和公平性。此外，脉冲形状和符号偏移对AP-NOMA和T-NOMA方案的性能的影响进行了研究。
2018-08-27 cs.IT math.IT
On the Achievable Max-Min User Rates in Multi-Carrier Centralized NOMA-VLC Networks
可见光通信（VLC）作为未来5G网络以外的短距离、高数据速率应用的推动者之一，正受到越来越多的关注。此外，非正交多址接入（NOMA）使能方案最近已经出现作为一个有前途的多址接入方案，这些网络，将允许实现目标频谱效率和用户公平性的要求。在广泛采用的基于正交频分复用（OFDM）的VLC网络中集成NOMA将需要针对共享相同子载波的用户对或用户簇的最优资源分配。本文通过优化用户配对、子载波分配和功率分配，使多小区室内集中式VLC网络的最大最小速率最大化。联合复杂的优化问题是解决使用低复杂度的解决方案。首先，假设用户配对遵循划分和下一个最大差异用户配对算法（D-NLUPA），可以确保不同簇之间的公平性。然后，通过模拟退火（SA）元启发式算法和二分法迭代求解子载波分配和功率分配。所得到的结果量化的NOMA使能方案的不同的相关变体的可实现的最大-最小用户速率，并揭示了新的光的多用户多载波NOMA使能的集中式VLC网络的性能和设计。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Cognitive Non-Orthogonal Multiple Access with Cooperative Relaying: A New Wireless Frontier for 5G Spectrum Sharing
两种面向5G无线网络的新兴技术，即非正交多址（NOMA）和认知无线电（CR），将在未来提供更有效的无线频谱利用。在这篇文章中，我们将NOMA与CR集成到一个整体系统中，即认知NOMA网络，以实现更智能的频谱共享。认知NOMA网络的设计原则完全符合5G无线网络的功能要求，例如高频谱效率，大规模连接，低延迟和更好的公平性。提出了三种不同的认知NOMA结构，包括NOMA网络，覆盖NOMA网络和CR启发的NOMA网络。针对认知NOMA网络中网络间和网络内干扰严重影响网络性能的问题，提出了协作中继策略。对于每一个认知NOMA架构，我们提出的合作中继策略显示出其潜在的显着降低中断概率。此外，我们还讨论了认知NOMA网络实现面临的挑战和未来的研究方向。
2018-01-12 cs.IT math.IT
Bit-Interleaved Multiple Access: Improved Fairness, Reliability, and Latency for Massive IoT Networks
本文提出比特交织多址接入（BIMA），通过去除传统NOMA的严格功率分配约束来支持大规模物联网连接，并在容量、中断概率、误比特率、公平性和时延等指标上显著优于传统NOMA，性能增益最高可达20-30dB，时延平均降低170%。
2023-04-12 cs.IT eess.SP math.IT
Error Probability Analysis of Non-Orthogonal Multiple Access with Channel Estimation Errors
非正交多址接入（NOMA）由于其频谱效率而在未来的无线系统中非常有前途。在NOMA方案中，非理想连续干扰消除器（SIC）的作用对系统的误码性能具有决定性的影响。除了这种不完美的SIC效应之外，正如在所有无线通信系统中一样，误差性能将随着信道估计误差而变差。然而，所有的文献都致力于分析NOMA系统的错误性能与完美的信道状态信息（CSI）在接收端，这是非常严格/不合理的假设。在本文中，我们分析了NOMA系统的错误性能与不完善的SIC和信道估计错误，更实际的情况下。我们推导出精确的比特错误概率（BEPs）的封闭形式。所有的理论分析都通过计算机模拟进行了验证。然后，我们讨论了用户的错误性能的用户公平性的最佳功率分配，并提出了一种新的功率分配方案，实现最大的用户公平性。
2020-04-26 cs.IT eess.SP 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
Beamforming Design for Multiuser uRLLC with Finite Blocklength Transmission
随着物联网（IoT）设备的爆炸式增长以及对延迟和可靠性的严格要求，超可靠性和低延迟通信（uRLLC）已成为第五代（5G）及以后5G通信系统的三大关键通信场景之一。在本文中，我们专注于下行链路多用户uRLLC系统的波束成形设计问题。由于对可靠性和延迟有严格的要求，一般来说，短分组传输是uRLLC系统的有利形式，这表明文献Shannon的容量公式不再适用。在有限块长度传输中，可靠性和延迟对可达到的传输速率有很大影响。利用有限块长传输的可达传输速率公式，考虑最大允许传输功率和最小速率要求，分别将感兴趣的问题表述为加权和速率最大化、能量效率最大化和用户公平性最优化。值得指出的是，这是第一个工作，设计的下行链路多用户uRLLC系统的波束成形向量。为了解决这些非凸问题，通过分析可达交付率的函数，已经发现了一些重要的见解。例如，最小速率要求可以通过信号与干扰加噪声比的下限来实现。基于发现的结果，我们提供了算法来优化波束形成向量和功率分配，这是保证收敛到一个局部最优解的制定的问题，具有低计算复杂性。仿真结果表明，本文提出的波束形成算法优于现有文献中广泛使用的等功率迫零波束形成算法。
2020-11-27 cs.IT math.IT
Bi-Directional Cooperative NOMA without Full CSIT
在本文中，我们提出了双向合作非正交多址（NOMA）。与传统的NOMA相比，双向协作NOMA的主要贡献可以从两个方面来解释：1）当调度用户的信道增益几乎相同时，所提出的NOMA系统仍然是有效的。2)所提出的NOMA系统在基站（BS）处没有准确的信道状态信息（CSI）的情况下也能很好地工作。在两个用户的情况下，推导了双向合作NOMA的封闭形式的遍历容量，并证明了它优于其他技术。在遍历容量的基础上，给出了最大化用户公平性和总速率的最优功率分配算法。中断概率也来自，我们表明，双向合作NOMA实现了功率增益超过单向合作NOMA和分集增益超过非合作NOMA和正交多址接入（OMA）。最后，我们扩展了双向合作NOMA的多用户模型。数值验证了两用户情况下的各态历经容量和中断概率分析。仿真结果表明，在多用户场景下，双向协作NOMA的数据率优于现有的NOMA方案以及OMA。
2018-07-20 cs.IT math.IT
Exact BER Performance Analysis for Downlink NOMA Systems Over Nakagami-m Fading Channels
本文研究了下一代无线通信的一种新技术--非正交多址接入（NOMA）的性能。特别是，比特出错率（BER）性能的下行NOMA系统在Nakagami-m平坦衰落信道，提出。在各种条件和场景下，推导了考虑连续干扰消除（SIC）的下行NOMA系统的准确误码率。发送信号是随机产生的正交相移键控（QPSK）和两个NOMA系统被认为是两个用户和三个用户的系统。得到的BER表达式，然后用于评估两个不同的目标，实现公平性和最小化平均BER的最佳功率分配。这两个目标可以用于各种应用中，例如具有受限发射功率的卫星应用。数值结果和蒙特卡罗模拟完全匹配推导的BER分析结果，并提供了宝贵的洞察最佳功率分配的优势，显示了下行NOMA系统的全部潜力。
2019-08-04 cs.IT math.IT
Meta Distribution of Partial-NOMA
研究两用户pNOMA网络中的元分布，通过矩匹配和前两阶矩推导简化积分表达式，发现pNOMA仅在$α$较小时优于NOMA，且能显著提升弱用户性能以改善公平性。
2023-09-12 cs.IT math.IT
User Pairing and Power Allocation for IRS-Assisted NOMA Systems with Imperfect Phase Compensation
在这封信中，我们分析了智能反射面（IRS）辅助下行链路非正交多址（NOMA）系统的性能存在的不完美的相位补偿。我们推导出不完美相位补偿的上界，以实现每个用户所需的最小数据率。利用这个界，我们提出了一个自适应的用户配对算法，以最大限度地提高网络的吞吐量。然后，我们推导出的功率分配因子的界限，并提出功率分配算法的配对用户，以达到最大的和速率或确保公平性。通过大量的模拟，我们表明，所提出的算法显着优于国家的最先进的算法。
2021-06-15 cs.IT eess.SP math.IT
User Pairing, Link Selection and Power Allocation for Cooperative NOMA Hybrid VLC/RF Systems
尽管可见光通信（VLC）具有高数据率的特点，但由于用户之间的阻塞和信道波动，它们仍然遭受不平衡的服务。提出了一种在VLC/RF混合系统中采用协作非正交多址接入（Co-NOMA）的传输方案，以提高系统的总速率和公平性。考虑一个由一个VLC接入点（AP）和多个强用户和弱用户组成的网络，其中每个弱用户与一个强用户配对。每个弱用户可以由VLC AP直接服务，或者经由强用户服务，强用户转换通过VLC链路接收的光信息，并经由RF链路将信息转发给弱用户。然后最大化网络范围内的加权和速率，以便联合确定强弱用户对，每个弱用户的服务链路（即，直接VLC或混合VLC/RF），以及每个用户消息的功率，服从于用户连接性和发射功率约束。本文采用迭代方法解决了这样一个混合整数非凸优化问题。仿真结果表明，该方案显着提高了VLC网络的性能（即，和速率和公平性）。
2019-08-27 cs.IT eess.SP math.IT
Block Error Performance of NOMA with HARQ-CC in Finite Blocklength
研究了有限块长下采用混合自动重传请求与追赶合并（HARQ-CC）的两用户下行非正交多址接入（NOMA）系统的性能。首先，一个分析框架，推导出封闭形式的近似的个人平均误块率（BLER）的近端和远端用户。在此基础上，通过与正交多址接入（OMA）的比较，分析了NOMA的性能，得出NOMA在用户公平性方面优于OMA的结论。此外，设计了一种算法来确定所需的块长度和功率分配系数的NOMA，满足用户的可靠性目标。将NOMA所需的块长度与OMA进行比较，这表明NOMA在高发送信噪比（SNR）条件下具有较低的块长度要求，从而在两个用户的BLER方面的可靠性要求为10 - 5的量级时，导致比OMA更低的延迟。
2020-02-03 cs.IT eess.SP math.IT
Optimum Fairness for Non-Orthogonal Multiple Access
本文针对非正交多址接入（NOMA）中的公平性问题，研究了最大化最差用户可达速率的优化问题。与以往的研究不同，我们推导出一个封闭形式的表达式的最优值和解决方案，这是相关的Perron-Frobenius特征值和特征向量的一个定义的正矩阵。在此基础上，我们提出了一个迭代算法来计算最优解，该算法具有线性收敛性，只需经典二分法的一半迭代次数。
2018-01-25 cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access in Multi-Cell Networks: Theory, Performance, and Practical Challenges
非正交多址接入（NOMA）是5G及以后无线网络发展的潜在推动因素。通过允许多个用户共享相同的时间和频率，与现有的正交多址接入（OMA）技术相比，NOMA可以扩大服务用户的数量，提高频谱效率，并改善用户公平性。虽然单细胞NOMA最近引起了极大的关注，但对多细胞NOMA的关注要少得多。本文讨论了NOMA在多小区环境中的机遇和挑战。随着基站和设备密度的增加，小区间干扰成为多小区网络中的主要障碍。因此，识别将干扰管理方法与NOMA相结合的技术具有重要意义。在讨论了NOMA背后的理论之后，本文概述了当前的文献，并讨论了关键的实现和研究挑战，重点是多单元NOMA。
2017-04-13 cs.IT math.IT
Coverage and Spectral Efficiency of NOMA-Enabled LEO Satellite Networks with Ordering Schemes
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Xidian University（西安电子科技大学）；Eastern Institute of Technology（宁波东方理工学院）；Southeast University（东南大学）
本文研究了NOMA赋能低轨卫星网络中覆盖性能与频谱效率，通过两种排序方案和用户公平性功率分配方案，发现NOMA在特定SINR阈值下可提升用户总频谱效率达35%。
2026-01-12 cs.IT cs.SY eess.SP
Non-Orthogonal Multiple Access: Common Myths and Critical Questions
非正交多址接入（NOMA）对于第五代（5G）无线网络及以后的无线接入技术的设计已经受到极大关注。NOMA背后的基本概念是在同一资源块中服务多于一个用户，例如，时隙、副载波、扩频码或空间。与正交多址（OMA）技术相比，NOMA促进了大规模连接，降低了延迟，提高了用户公平性和频谱效率，并提高了可靠性。虽然NOMA已经获得了通信界的极大关注，但它也受到了一些广泛的误解，如$``\textit{NOMA is based on allocating higher power to users with worse channel conditions. As such, cell-edge users receive more power in NOMA and due to this biased power allocation toward cell-edge users inter-cell interference is more severe in NOMA compared to OMA. NOMA also compromises security for spectral efficiency.}''$上述陈述实际上是错误的，本文旨在识别有关NOMA的常见神话并澄清为什么它们不是真的。我们还提出了对于在5G及以后有效采用NOMA至关重要的关键问题，并确定了NOMA有前途的…
2019-06-24 cs.IT math.IT
Enhancing User Fairness in Wireless Powered Communication Networks with STAR-RIS
本文提出STAR-RIS辅助的无线供电通信网络，设计ES-NOMA和TS-TDMA两种传输策略以消除双近远效应，并通过联合优化时间、功率和波束成形最大化最小吞吐量，验证了STAR-RIS的性能优势及两种策略的适用场景。
2024-10-02 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of NOMA with Fixed Gain Relaying over Nakagami-m Fading Channels
研究了非正交多址接入（NOMA）中协作技术的应用。更具体地说，固定增益放大和转发（AF）中继NOMA研究在Nakagami- $m$衰落信道。有两种情况是有见地的。1)第一种情况是基站（BS）打算通过AF中继的辅助与多个用户通信，其中BS与用户之间存在直接链路;以及2）第二种情况是BS与用户之间不存在AF中继。为了表征所考虑的情况下的性能，新的封闭形式的精确和无症状中断概率的表达式。基于分析结果，得到了用户所能达到的分集阶数。对于第一和第二场景，第$n$个用户的分集阶数分别是$μ(n+1)$和$μn$。仿真结果表明，NOMA能够优于正交多址接入（OMA）的中断概率和系统吞吐量。同样值得注意的是，与传统OMA相比，NOMA可以提供更好的公平性。通过比较两种方案，合作NOMA方案可以提供更好的中断性能相对于第二种方案。
2018-12-18 cs.IT math.IT
Advanced NOMA Assisted Semi-Grant-Free Transmission Schemes for Randomly Distributed Users
非正交多址接入（NOMA）辅助的半免授权（SGF）传输由于其利用基于授权（GB）用户的频谱为免授权（GF）用户服务的出色能力，极大地提高了频谱效率，有效缓解了5G及更远网络的大规模接入问题，近年来受到了广泛的研究关注。在本文中，我们首先研究了贪婪的最佳用户调度SGF计划（BU-SGF）的中断性能，考虑瑞利衰落，路径损耗和随机用户位置的影响。为了解决BU-SGF方案的接纳公平性问题，我们提出了一个公平的SGF方案，应用累积分布函数（CDF）为基础的调度（CS-SGF），在该方案中，具有最佳信道相对于自己的统计信息的GF用户将被接纳。利用顺序统计量和随机几何理论分析了BU-SGF和CS-SGF的中断性能。理论分析表明，这两种方案只有在服务用户的数据率被封顶时才能达到全分集阶数，这严重限制了SGF方案的速率性能。为了进一步解决这个问题，我们提出了一种分布式功率控制策略，以放宽这种数据率的限制，并推导出这两种方案的中断性能在此策略下的解析表达式。仿真结果验证了CS-SGF方案的公平性、功率控制策略的有效性和理论分析的正确性。
2022-12-06 cs.IT math.IT
Uplink Non-Orthogonal Multiple Access for 5G Wireless Networks
正交频分多址（OFDMA）以及其他正交多址技术由于资源分配中的排他性而无法在上行链路中实现系统容量限制。当系统中考虑用户之间的公平性时，这个问题更加突出。目前的非正交多址接入（NOMA）技术通过编码/扩频引入冗余，以便于在接收端分离用户信号，这降低了系统的频谱效率。因此，为了实现更高的容量，需要开发更有效的NOMA方案。在本文中，我们提出了一种NOMA方案的上行链路，消除了资源分配的排他性，并允许多个用户共享同一个子载波，没有任何编码/扩频冗余。在接收端实现联合处理以检测用户信号。然而，为了控制接收器复杂度，需要对每个子载波的用户数量施加上限。此外，提出了一种新的子载波和功率分配算法的新的NOMA方案，最大限度地提高用户的和速率。链路级性能评估表明，该方案实现了接近单用户情况下的比特出错率。数值结果表明，与OFDMA相比，NOMA方案在频谱效率和公平性方面可以显著提高系统性能。
2017-05-11 cs.IT cs.NI 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
Optimal Power Allocation in Downlink Multicarrier NOMA Systems: Theory and Fast Algorithms
在这项工作中，我们解决的问题，找到全局最优的功率分配策略，以最大限度地提高用户的总速率（SR）以及系统的能量效率（EE）在单小区多载波非正交多址（MC-NOMA）系统的下行链路。每个NOMA簇包括一组用户，其中在这些用户之间应用了公知的叠加编码（SC）结合连续干扰消除（SIC）技术。通过得到簇内功率分配的闭式表达式，我们证明了MC-NOMA可以等价地转化为虚拟正交多址接入（OMA）系统，其中这些虚拟OMA用户的有效信道增益以闭式形式得到。然后，SR和EE最大化问题分别使用非常快速的注水和Dinkelbach算法解决。MC-NOMA到虚拟OMA系统的等效变换带来了新的理论见解，本文对此进行了讨论。我们的分析扩展到其他场景，例如考虑用户速率公平性，准入控制，长期性能，以及许多未来的下一代多址接入（NGMA）方案，使最近的先进技术，例如，讨论了可重构智能表面。大量的数值结果显示单载波NOMA（SC-NOMA），OMA-NOMA，和OMA之间的性能差距。
2021-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
