Optical Non-Orthogonal Multiple Access for Visible Light Communication
移动互联网和连接设备的激增，以不同的性能水平提供各种服务，是第五代无线网络及以后的主要挑战。这就需要一个范式的转变，对下一代无线网络的关键使能技术的发展。在这方面，可见光通信（VLC）最近已经作为新的通信范例出现，其能够通过补充射频通信来提供无处不在的连接。然而，VLC系统的主要挑战之一是发光二极管的低调制带宽，其在兆赫范围内。本文提出了一种有前途的技术，称为“光非正交多址接入（O-NOMA）”，这是设想，以解决下一代无线网络的关键挑战。我们提供了一个详细的概述和分析的国家的最先进的集成O-NOMA在VLC网络。此外，我们提供了潜在的机遇和挑战，以及一些开放的研究问题，设想铺平道路，为未来的设计和实施的O-NOMA在VLC系统的见解。
2017-04-25 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 Cooperative Communications: Challenges, Opportunities, And Trends
非正交多址接入（NOMA）是下一代无线网络的一种很有前途的无线接入技术。在这篇文章中，我们研究了基于NOMA的协作中继网络。我们首先介绍了现有的中继辅助NOMA系统分为三类：上行链路，下行链路和复合架构。然后，我们讨论了它们的原理和关键特性，并从频谱效率，能量效率和总发射功率的角度进行了全面的比较。进一步讨论了一种称为混合功率分配的新策略，该策略可以以边际和速率下降为代价降低计算复杂性和信令开销。最后，主要的挑战，机遇，和未来的研究趋势，设计NOMA为基础的协作中继系统与其他技术也突出了在这一领域的研究人员提供见解。
2018-01-15 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communications with Non-Orthogonal Multiple Access
研究了一种无线供电的非正交多址接入上行通信系统，该系统由一个基站和多个能量收集用户组成。更具体地说，我们专注于个人的数据率优化和公平性的改善，我们表明，制定的问题可以最佳和有效地解决无论是线性规划或凸优化。在所提供的分析中，考虑了两种类型的解码顺序策略，即固定解码顺序和分时。此外，我们提出了一个有效的贪心算法，这是适合的分时策略的实际实施。仿真结果表明，该方案优于基线正交多址接入方案。更具体地说，它表明，NOMA提供了相当大的改善吞吐量，公平性和能源效率。此外，系统吞吐量，最低个人数据率，和收获的能量之间的依赖关系被揭示，以及一个有趣的权衡率和能源效率之间。最后，对所提出的贪心算法的收敛速度进行了评估，并表明所需的迭代次数与用户数成线性关系。
2016-02-27 cs.IT math.IT
Opportunistic Communications in an Orthogonal Multiaccess Relay Channel
研究了两用户衰落正交多址中继信道（MARC）中的资源分配问题。一个半双工中继被认为是一个正交的信道上发送的源所使用的。假设该网络中每个发射-接收对之间的瞬时衰落状态在发射机和接收机处都是已知的。在每个源和中继的平均功率约束下，解码转发（DF）的可实现策略的和速率在源和中继的所有功率分配（策略）上最大化。结果表明，和速率最大化策略利用多用户衰落分集揭示机会信道使用的每个用户的最优性。最优功率策略的几何解释。
2007-04-20 cs.IT math.IT
Layered Orthogonal Lattice Detector for Two Transmit Antenna Communications
提出了一种用于多输入多输出（MIMO）通信的新型检测器。该算法属于格型检测器的类别，即，它找到了一个降低复杂度的解决方案，找到最接近的向量接收到的意见的问题。该算法实现了最佳的最大似然（ML）性能的情况下，两个发射天线，在同一时间保持了复杂度远低于基于穷举搜索的ML检测技术。此外，不同于国家的最先进的格型检测器（即球解码器），所提出的算法是适合于一个高度并行的硬件架构和一个可靠的比特软输出信息的产生，从而使它成为一个有前途的选择，实时高数据率传输。
2005-10-22 cs.IT math.IT
Orthogonal Time Frequency Space (OTFS) Modulation for Wireless Communications
正交时频空间（OTFS）调制是一种新提出的多载波传输方案，它创新性地将信息符号复用在延迟多普勒（DD）域而不是传统的时频（TF）域。DD域符号复用引起DD域信息符号与DD域信道响应之间的直接交互，DD域信道响应通常是准静态的、紧凑的、可分离的和潜在稀疏的。因此，OTFS调制相对于用于无线通信的常规正交频分复用（OFDM）调制具有吸引人的优点。本文主要研究了OTFS调制在无线通信中的相关问题，特别是其信号检测、性能分析和应用。这些重要的方面进行了讨论的基础上审查的国家的最先进的和详细推导OTFS调制从离散Zak变换（DZT）。最后，对OTFS调制的未来研究方向进行了总结。
2022-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Evaluation of an Orthogonal Frequency Division Multiplexing based Wireless Communication System with implementation of Least Mean Square Equalization technique
正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术由于其高数据率传输能力、高带宽利用率以及对多径时延的鲁棒性，近年来被应用于无线通信系统中。衰落是接收机中考虑的主要方面之一。为了消除衰落的影响，接收端必须在数据解调之前进行信道估计和均衡。本文主要研究频率选择性衰落信道下OFDM通信中基于导频的信道估计技术。提出了一种针对正交频分复用（OFDM）系统的信道均衡方法。在FFT处理之前插入一个自适应均衡器，可以减轻可变延迟和多径的影响，以消除或大大减少保护间隔，并获得一定的频谱效率。自适应算法是基于自适应滤波与平均（AFA）的参数更新。在建立OFDM系统模型的基础上，通过大量的计算机模拟，研究了信道均衡系统的性能。结果表明，更高的收敛速度和适应速度相比，最常用的算法之一-最小均方（LMS）。
2012-12-30 cs.IT math.IT
Performance Analysis and Design of Non-orthogonal Multiple Access for Wireless Communications
本论文主要研究无线通信系统中非正交多址系统的性能分析与资源分配设计。与传统的正交多址（OMA）方案相比，NOMA允许多个用户通过叠加编码和连续干扰消除（SIC）解码来共享相同的自由度。从信息论的角度来看，受到坚实基础的启发，NOMA重新点燃了研究人员的兴趣，这是信号处理和硅技术最新进展的一个好处。然而，NOMA的综合性能分析和实际的资源分配设计，以利用NOMA在频谱和能量效率方面的潜在收益还没有得到充分的研究和调查的文献。本文针对这些问题，对无线通信系统中的NOMA进行了统一的性能分析和系统的资源分配设计。
2019-10-02 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of Visible Light Communications Systems with Non-Orthogonal Multiple Access
可见光通信（VLC）最近被提出作为一个有前途的和有效的解决方案，室内无处不在的宽带连接。在本文中，非正交多址接入，这是最近提出的第五代（5G）无线网络的有效方案，被认为是在VLC系统的背景下，在不同的信道不确定性模型。为此，我们首先推导出一种新的封闭形式的表达下完美的信道状态信息（CSI）的误码率（BER）。利用这一点，我们量化的影响，嘈杂和过时的CSI推导出一个简单的近似表达式为前者和后者的一个严格的上限。所提供的结果证实了各自的结果，从广泛的蒙特卡罗模拟，并用于提供有用的见解不完善的CSI知识对系统性能的影响。结果表明，虽然噪声CSI导致BER性能的轻微下降，但如果用户的信道增益的顺序由于移动性而改变，则过时的CSI会导致有害的性能下降
2016-12-04 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Non-Orthogonal Multiple Access in Free Space Optical Communication System
本文研究了自由空间光信道上由K个用户和一个中心节点组成的多点到点非正交多址系统的两种情况。在保证用户的服务质量（QoS）的情况下，推导了中断概率。另一种情况是用户的QoS由他们自己的信道条件决定。遍历和数据率的分析结果表明，NOMA优于正交多址（OMA）。此外，还提出了功率控制方案，仿真结果表明功率控制方案对用户的QoS有很大的影响。并进行了Monto Carlo模拟，模拟结果与理论分析吻合较好。
2017-07-24 cs.IT cs.NI 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
Block Orthogonal Sparse Superposition Codes for Ultra-Reliable Low-Latency Communications
低速率和短分组传输对于超可靠低延迟通信（URLLC）是重要的。本文提出了一类新的URLLC稀疏叠加码，称为块正交稀疏叠加（BOSS）码。我们首先提出了一个代码构造方法的有效编码的BOSS码。其核心思想是通过字典矩阵的正交列的叠加和顺序位映射策略来构造码字。我们还提出了一个近似的最大后验概率（MAP）解码器与两个阶段。近似MAP解码器经由并行解码结构显著地减少了解码延迟，同时保持与极化码的连续消除列表（SCL）解码器相当的解码复杂度。此外，为了衡量在有限块长度制度的代码性能，我们推导出一个精确的解析表达式块出错率（BLER）的单层BOSS码的相关代码参数。最后，我们提出了一个循环冗余校验辅助BOSS（CA-BOSS）码，简单的列表解码，以提高代码的性能。我们的实验验证，CA-BOSS与简单的列表解码器优于CA极化码与SCL解码在低速率和有限块长度的制度，同时实现有限块长度的容量上限内的一dB的信噪比。
2022-08-14 cs.IT math.IT
IRS-Aided Non-Orthogonal ISAC Systems: Performance Analysis and Beamforming Design
智能反射面（IRS）在促进正交时分集成传感和通信（TD-ISAC）方面显示出其有效性，其中传感任务和通信任务占用正交的时频资源，而IRS在非正交ISAC（NO-ISAC）系统中的作用迄今为止仍不清楚。在本文中，我们考虑了一个IRS辅助NO-ISAC系统，分布式IRS部署，以协助并发通信和位置感知的盲区用户，占用非正交/重叠的时间-频率资源。首先，我们提出了一个修改的Cramer-Rao下界（CRLB），以统一的方式来表征通信和位置感知的性能。我们进一步推导出封闭形式的表达式修改CRLB在我们考虑的NO-ISAC系统，使我们能够识别的通信和位置传感性能之间的根本权衡。此外，通过利用修改后的CRLB，我们提出了一个联合的主动和被动波束形成的设计算法，实现了良好的通信和位置感知的权衡。通过数值计算，我们证明了IRS辅助NO-ISAC系统比IRS辅助TD-ISAC系统在通信和定位性能方面的优越性。此外，它表明，与使用专用定位参考信号的IRS辅助定位系统相比，使用随机通信信号的IRS辅助NO-ISAC系统可以实现相当的定位性能。此外，我们调查的通信性能和本地化性能之间的权衡，并显示如何的NO-ISAC系统的性能可以显着提高通过增加的IRS元素的数量。
2022-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access Schemes in Wireless Powered Communication Networks
我们的时间和功率分配，以优化的非正交多址接入（NOMA）的无线供电通信网络（WPCN）的总吞吐量。在我们的设置中，一个能量丰富（ER）源将无线能量广播到多个设备，这些设备使用它在上行链路上同时向接入点（AP）传输数据。与大多数先前的工作不同，在本文中，我们考虑一个通用的场景，其中ER和AP不重合，即，是两个独立的实体。研究了两种NOMA译码方案，即低复杂度译码（LCD）和连续干扰消除译码（SICD）。对于每个方案，我们制定了一个有限范围内的总吞吐量优化问题。尽管LCD优化问题的复杂性，由于它的非凸性，我们重铸成一系列的几何规划。另一方面，我们建立了SICD优化问题的凸性，并提出了一个算法来找到它的最优解。我们的数值结果表明，使用连续的干扰消除在WPCN与NOMA的重要性，并显示如何的能量应该作为系统参数的函数分布。
2017-03-03 cs.IT math.IT
Faster-than-Nyquist Non-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing for Visible Light Communications
本文提出了一种用于可见光通信的快于奈奎斯特（FTN）非正交频分复用（NOFDM）方案，其中复用/解复用采用分数余弦逆变换（IFrCT）/FrCT。与常见的基于分数阶傅里叶变换的NOFDM（FrFT-NOFDM）信号不同，基于分数阶傅里叶变换的NOFDM（FrCT-NOFDM）信号是实值信号，可以直接应用于VLC系统，而不需要昂贵的上变频。因此，FrCT-NOFDM更适合于成本敏感的VLC系统。同时，在相同的传输速率下，FrCT-NOFDM信号比OFDM信号占用更小的带宽。当带宽压缩因子$α$被设置为$0.8$时，可以获得$20\%$带宽节省。因此，与OFDM相比，FrCT-NOFDM具有更高的频谱效率和更小的高频失真，这有利于带宽受限的VLC系统。仿真结果表明，采用$0.9$或$0.8$的$α$的FrCT-NOFDM系统的出错率性能优于OFDM系统。此外，FrCT-NOFDM具有优越的安全性能。总之，FrCT-NOFDM在未来的VLC系统中显示出巨大的应用潜力。
2017-06-27 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
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
Index Modulation Based Coordinate Interleaved Orthogonal Design for Secure Communications
在本文中，我们提出了一个物理层的安全方案，利用一种新的索引调制（IM）技术的坐标交织正交设计（CIOD）。利用CIOD传输的分集增益，所提出的方案，命名为CIOD-IM，通过IM提供了一个改善的频谱效率。为了提供一个令人满意的保密率，我们设计了一个特定的人工噪声矩阵，它不影响合法接收机的性能，而恶化的窃听器的性能。我们推导了遍历保密率和理论比特出错率上界的表达式。此外，我们分析了不完美的信道估计的情况下，考虑到实际问题。通过计算机模拟表明，所提出的方案优于现有的基于IM的方案，可能是未来的安全通信系统的候选人。
2021-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Sparse Orthogonal Matching Pursuit-based Parameter Estimation for Integrated Sensing and Communications
本文提出一种感知辅助的通信信道估计机制，通过基于OMP的粗估计与改进SAGE算法的精估计相结合，利用感知与通信信道共享AOA，显著提升了毫米波MIMO系统中的参数估计精度并改善了CRLB。
2025-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Large-Scale Antenna-Assisted Grant-free Non-Orthogonal Multiple Access via Compressed Sensing
支持大规模连接是5G无线通信系统中的重要要求。对于大规模机器类型通信（MTC）场景，由于期望网络容纳具有稀疏短消息的大量MTC设备，因此像当前LTE上行链路的多址方案将不适合。为了减少信令开销，我们考虑了一种免授权多址系统，它要求接收机在不知道活动用户导频的情况下，一次性完成活动检测、信道估计和数据解码。然而，大多数的“一次”通信研究没有考虑大规模MIMO场景。在这项工作中，我们提出了一个多测量模型（MMV）模型为基础的大规模MIMO和利用协方差矩阵的测量，以确认一个高的活动检测率。
2017-01-10 cs.IT math.IT
Orthogonal Sparse Superposition Codes for Ultra-Reliable Low-Latency Communications
本文提出了一种新的稀疏叠加码，适用于加性高斯白噪声信道中的低速率短分组通信。新的码是正交稀疏叠加（OSS）码。OSS码的码字被表示为稀疏子码字的叠加，稀疏子码字的支持集相互不重叠。为了以计算高效的方式构造这样的码字，提出了连续编码方法。利用子码字之间的正交性，提出了一种简单而接近最优的译码方法，该方法采用逐次支持集消去进行逐元素最大后验译码。该解码器的块长度线性解码复杂度超快，远低于商业上使用的现代信道码的信道解码器。分析得出了几层OSS码的块出错率的上界随块长度和码率的变化关系。事实证明，单层OSS码在功率受限的情况下达到了最终的香农极限，即使使用线性复杂度解码器。通过仿真，所提出的OSS码被证明比商业上使用的编码调制技术在低速率和短延迟通信场景中表现更好。
2020-11-22 cs.IT eess.SP math.IT
Design of Non-orthogonal Multiple Access Enhanced Backscatter Communication
反向散射通信（BackCom）允许反向散射节点（BN）通过调制和反射来自读取器的入射连续波来与读取器通信，被认为是为未来物联网供电的有前途的解决方案。在本文中，我们考虑一个单一的BackCom系统，其中多个BN由一个读者提供服务。我们建议使用功率域非正交多址（NOMA），即，复用不同区域中的BN或具有不同反向散射功率电平的BN，以增强BackCom系统的频谱效率。为了更好地利用功率域NOMA，我们建议将复用BN的反射系数设置为不同的。在此基础上，我们提出了反射系数的选择准则。为了说明增强的系统与建议的标准，我们分析BackCom系统的性能，可以成功解码的位的平均数量的读者为两个节点配对的情况下，成功的BN的平均数量的一般复用的情况下。我们的研究结果表明，NOMA实现更好的性能增益BackCom系统相比，其在传统系统中的性能增益，这突出了应用NOMA BackCom系统的重要性。
2017-11-30 cs.IT math.IT
Exploiting Semantic Communication for Non-Orthogonal Multiple Access
本文提出语义赋能的上行NOMA框架，通过机会式切换SemCom与BitCom并优化衰落信道下的通信策略，在保障近用户比特速率约束的同时最大化远用户遍历语义速率。
2022-09-13 cs.IT math.IT
Orthogonal Time Frequency Space Modulation -- Part III: ISAC and Potential Applications
本教程的前两部分介绍了正交时频空间（OTFS）调制，讨论了延迟多普勒（DD）域通信的基本原理以及收发器设计的一些先进技术。在这封信中，我们将提出一个基于OTFS的集成传感和通信（ISAC）系统，这被认为是下一代无线通信的使能技术。特别是，我们说明了OTFS-ISAC系统的传感以及通信模型。接下来，我们表明，受益于时不变的DD信道，感测参数可以用于推断的通信信道，导致一个有效的传输方案。由于这两种功能都是在同一个DD域中实现的，我们简要讨论了基于OTFS的ISAC系统的几个有前途的好处，这些好处尚未完全公布。最后，OTFS的一系列潜在的应用，为未来的无线网络将突出显示。
2022-09-12 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for Visible Light Communications
可见光通信（VLC）的主要限制是窄的调制带宽，这降低了可实现的数据率。在本文中，我们应用非正交多址（NOMA）计划，以提高可达到的吞吐量在高速率VLC下行链路网络。首先，我们提出一种新的增益比功率分配（GRPA）策略，考虑到用户的信道条件，以确保有效和公平的功率分配。我们的研究结果表明，GRPA显着提高系统性能相比，静态功率分配。我们还研究了调谐发光二极管（LED）的传输角和接收器的视场（FOV）的效果，并证明这些参数可以提供新的自由度，以提高NOMA性能。仿真结果表明，NOMA是一种很有前途的VLC下行链路多址接入方案。
2015-09-16 cs.ET cs.IT math.IT
Non-Orthogonal Affine Frequency Division Multiplexing for Spectrally Efficient High-Mobility Communications
School of Computer Science and Electronics Engineering, University of Essex（埃塞克斯大学计算机科学与电子工程学院）
本文提出一种非正交仿射频分复用波形，通过带宽压缩实现可控子载波重叠，提升频谱效率并优化BER与复杂度的权衡。
2026-02-15 cs.IT math.IT
Towards Optimal Resource Allocation in Wireless Powered Communication Networks with Non-Orthogonal Multiple Access
在具有非正交多址接入（NOMA）的无线供电通信网络（WPCN）中，时间和能量资源的最优分配被表征。我们考虑两种不同的配方;在第一个（最大和），所有用户的总吞吐量最大化。在第二个（最大-最小），并针对用户之间的公平性，我们考虑最大化所有用户的最小吞吐量。在上述两种公式下，研究了两种NOMA译码方案，即低复杂度译码（LCD）和连续干扰抵消译码（SICD）。由于所研究的三个最优化问题的非凸性，我们考虑一种近似方法，其中非凸优化问题近似为一个凸优化问题，它满足所有的约束条件的原始问题。近似的凸优化问题可以迭代求解。结果表明，通过最大化最小吞吐量的总和和实现公平性之间的权衡。
2018-08-01 cs.IT math.IT math.OC
UAV Communications Based on Non-Orthogonal Multiple Access
提出了一种基于非正交多址接入（NOMA）的大容量无人机网络架构。为了更好地理解NOMA使能的无人机网络，进行了三个案例研究。我们首先提供NOMA启用无人机网络的性能评估，采用随机几何模型的无人机和地面用户的位置。在此基础上，基于无人机定高绕飞的简化二维模型，研究了静态NOMA用户的联合轨迹设计和功率分配问题。作为进一步的进步，我们展示了无人机放置问题的机器学习技术的帮助下，当地面用户漫游和无人机能够相应地调整其位置在三维（3D）。通过这些案例研究，我们可以全面了解无人机系统从基本理论到实际应用。
2018-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Cascaded Orthogonal Space-Time Block Codes for Wireless Multi-Hop Relay Networks
分布式空时分组编码是一种分集技术，用于减轻多跳无线网络中衰落的影响，其中源使用多个中继级与其目的地进行通信。本文提出了一种新的分布式空时分组码称为级联正交空时分组码（COSTBC）的情况下，源和目的地都配备了多个天线，每个中继级有一个或多个单天线中继。假设每个中继级具有从源到其自身的所有信道的接收信道状态信息（CSI），而假设目的地具有所有信道的接收CSI。为了构造COSTBC，多个正交空时分组码由源和每个中继级级联使用。在COSTBC中，每个中继级使用其CSI分离由前一个中继级发送的正交空时分组码的星座符号，然后将另一个正交空时分组码发送到下一个中继级。COSTBC被示出在平坦瑞利衰落信道的多跳无线网络中实现最大分集增益。还为具有两个和四个源天线和中继节点的两跳无线网络提供了COSTBC的几种显式构造。它还表明，COSTBC需要最小的解码复杂度由于连接到正交空时分组码。
2008-05-05 cs.IT math.IT
5G Wireless Network Slicing for eMBB, URLLC, and mMTC: A Communication-Theoretic View
5G无线技术的宏伟目标是支持三种具有巨大异构需求的通用服务：增强型移动宽带（eMBB），大规模机器类型通信（mMTC）和超可靠低延迟通信（URLLC）。服务异构性可以通过网络切片来适应，通过网络切片，每个服务被分配资源以提供性能保证和与其他服务的隔离。无线电接入网络（RAN）的切片通常借助于服务之间的正交资源分配来完成。这项工作研究了允许从一组eMBB、mMTC和URLLC设备到公共基站的上行链路通信中RAN资源的非正交共享的潜在优势。该方法被称为异构非正交多址接入（H-NOMA），在传统的NOMA技术，涉及用户具有同质的要求，因此可以通过一个标准的多址接入信道进行调查。这项研究设计了一个通信理论模型，占三个服务的异构要求和特点。引入可靠性分集的概念作为设计原理，其利用跨服务的不同可靠性要求以确保非正交RAN切片的性能保证。这项研究表明，H-NOMA可以导致，在某些制度中，在三个通用服务之间的性能权衡方面的显着收益相比，正交切片。
2018-08-01 cs.IT cs.NI math.IT
D-MG Tradeoff and Optimal Codes for a Class of AF and DF Cooperative Communication Protocols
我们考虑协作中继通信在衰落信道环境下的正交放大和转发（OAF）和正交和非正交选择解码和转发（OSDF和NSDF）协议。对于所有这些协议，我们计算分集复用增益权衡（DMT）。我们构造DMT最佳码的协议，这是球解码，在某些情况下，产生尽可能小的延迟。我们的研究结果表明，DMT的OAF协议是相同的DMT的非正交放大和转发（NAF）协议。考虑了NSDF协议的两种变体：固定NSDF和可变NSDF协议。在可变NSDF协议中，允许源单独发送的持续时间的一部分随通信速率而变化。在静态放大和转发和解码和转发协议的类中，可变NSDF协议被证明具有最好的已知DMT除了两个中继的情况下，对于任何数量的中继。当有两个中继时，可变NSDF协议被示出为改善DMT的最佳先前已知的协议的复用增益的更高的值。我们的研究结果还建立了固定的NSDF协议有一个更好的DMT比NAF协议的任何数量的中继。最后，我们提出了一个DMT的最佳编码结构的NAF协议。
2006-11-30 cs.IT math.IT
Fundamentals of Delay-Doppler Communications: Practical Implementation and Extensions to OTFS
本文从 Zak 变换视角研究延迟-多普勒通信基础，构建 DD 域基函数，提出实用脉冲整形框架，推导输入输出关系，并验证其优于 OFDM。
2024-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Iterative Detection for Orthogonal Precoding in Doubly Selective Channels
超可靠的无线通信链路需要利用无线通信信道的所有分集源。Hadani等人提出了一种二维的离散辛傅立叶变换（DSFT）作为时频调制方案的正交预编码器。在本文中，我们探讨了\emph{general}正交预编码（OP）及其在时间和频率选择性信道的性能。我们表明，迭代并行干扰消除（PIC）和迭代信道估计方法可用于检测OP。一个标量信号模型OP传输的PIC获得。基于此信号模型，我们可以证明，所有的恒模序列，例如DSFT基函数或沃尔什-哈达玛序列，导致相同的性能OP。我们验证我们的接收机结构的车辆到车辆的通信链路的数字链路级仿真与$0\ldots200\,\text{km/h}$的相对速度。我们证明，OP实现了约$4.8\,\text{dB}$的增益，如果相比，正交频分复用在$10^{-4}$的出错率。我们的编码OP的性能结果是一个完整的记录接收器架构，迄今为止公布的最好的结果。
2018-03-13 cs.IT 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
Performance Analysis of Backscatter Communication Systems with Non-orthogonal Multiple Access in Nakagami Fading Channels
反向散射通信（BackCom）已经成为解决大规模部署的物联网设备的寿命管理问题的潜在候选者，这些设备遭受与电池相关的问题，即，更换、充电和回收。这种被动传感方法允许反向散射传感器节点（BSN）通过反射来自载波发射器的入射信号来传输信息，而无需启动其传输。为了复用多个BSN，在这项工作中充分利用了功率域非正交多址（NOMA），其是超5G系统中多址接入的主要候选者。最近，相当多的注意力已经投入到NOMA辅助BackCom网络的中断概率和系统吞吐量的上下文中。然而，这种系统的比特出错率（BER）的封闭形式的表达式还没有被研究。在本文中，我们提出了一个NOMA增强的双基地BackCom系统的设计和分析的无电池智能通信范例。具体来说，我们推导出封闭形式的BER表达式的集群的两个设备在双基地BackCom系统采用NOMA与不完美的连续干扰消除下Nakagami- $m$衰落信道。所得到的表达式被用来评估最有利的系统性能所需的设备的反射系数。我们的研究结果还表明，NOMA-BackCom实现更好的数据吞吐量相比，正交多址-时域多址方案（OMA-TDMA）。
2020-06-22 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Multiple Access for Air-to-Ground Communication
本文研究了地空上行非正交多址（NOMA）蜂窝网络。一个旋翼无人机用户和多个地面用户由地面基站利用上行NOMA协议提供服务。无人机被调度以将特定信息比特上传到每个目标GBS。具体而言，我们的目标是通过联合优化无人机轨迹和UAV-GBS关联顺序，同时考虑无人机对非关联GBS的干扰，最小化无人机任务完成时间。所制定的问题是一个混合整数非凸问题，涉及无穷多个变量。为了解决这个问题，我们有效地检查的可行性制定的问题，利用图论和拓扑理论。其次，我们证明了最优无人机轨迹需要满足\emph{fly-hover-fly}结构。有了这个见解，我们首先设计了一个有效的解决方案，预定义的悬停位置，利用图论技术。此外，我们提出了一种迭代无人机轨迹设计应用逐次凸逼近（SCA）技术，这是保证覆盖到局部最优解。我们证明了这两种设计具有多项式时间的复杂性。最后，数值结果表明：1）基于SCA的设计优于基于飞-悬停-飞的设计; 2）与正交多址（OMA）方案相比，提出的NOMA方案显著缩短了无人机任务完成时间; 3）用户终端服务质量（QoS）要求的提高将增加无人机任务完成时间。
2020-05-23 cs.IT math.IT
Resource Allocation for D2D Communications Underlaying a NOMA-Based Cellular Network
这封信调查的功率控制和信道分配问题，在设备到设备（D2D）通信的基础上的非正交多址（NOMA）蜂窝网络。在连续干扰消除解码顺序约束下，我们的目标是最大化D2D对的和速率，同时保证基于NOMA的蜂窝用户的最小速率要求。具体地说，蜂窝用户在每个子信道上的功率控制的最佳条件推导。然后，基于这些结果，我们提出了一个基于对偶的迭代算法来解决资源分配问题。仿真结果验证了所提出的资源分配算法优于现有的正交多址接入方案。
2017-10-14 cs.IT math.IT
Massive Non-Orthogonal Multiple Access for Cellular IoT: Potentials and Limitations
物联网（IoT）承诺无处不在的连接，这代表了未来几年最大的技术趋势。预计到2020年，将有超过250亿台设备连接到蜂窝网络;远远超过当前无线网络中的设备数量。机器对机器（M2M）通信旨在通过促进数十亿多角色设备相互通信以及与底层数据传输基础设施通信而提供用于实现物联网的通信基础设施，而无需或很少需要人为干预。提供这种基础设施将需要从目前主要为人对人（H2 H）应用设计的协议进行重大转变。本文回顾了最近3GPP用于实现大规模蜂窝物联网的解决方案，并研究了M2M通信的随机接入策略，这表明蜂窝网络必须发展以处理设备与系统连接和通信的新方式。然后，提出了一种大规模非正交多址接入（NOMA）技术，作为一种有前途的解决方案，以支持蜂窝网络中大量的物联网设备，在那里我们还确定了其实际挑战和未来的研究方向。
2016-12-02 cs.IT math.IT
A Novel ISAC Transmission Framework based on Spatially-Spread Orthogonal Time Frequency Space Modulation
在本文中，我们提出了一种新的综合传感和通信（ISAC）传输框架的基础上的空间扩展正交时频空间（SS-OTFS）调制，考虑到通信信道强度不能直接从雷达感测。我们首先提出了SS-OTFS调制的概念，其中关键的新颖性是由空间扩展/解扩实现的角域离散化。这种离散化产生了简单和有见地的有效模型，雷达传感和通信，从而简化设计的相关估计和检测问题。特别是，我们利用有效雷达感知矩阵的特殊结构，设计了简单的雷达感知波束跟踪、角度估计和功率分配方案。同时，我们提供了一个详细的分析成对错误概率（PEP）的通信，揭示了预编码和功率分配设计的关键条件。基于这些条件，我们设计了一个符号式预编码方案的通信仅基于延迟，多普勒，和角度估计从雷达感测，没有先验知识的通信信道衰落系数，还介绍了通信的功率分配。此外，我们注意到，雷达传感和通信需要不同的功率分配。因此，我们讨论了不同的功率分配的雷达感知和通信的性能，并表明在实际情况下，功率分配应设计倾向于雷达感知。数值结果验证了所提出的ISAC传输框架的有效性，这也与我们的分析和讨论相一致。
2021-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Orthogonal Time Frequency Space for Integrated Sensing and Communication: A Survey
本文综述了面向通感一体化（ISAC）的正交时频空间（OTFS）波形，介绍了其基本原理与系统框架，对比了其相较OFDM在高多普勒扩展场景下的优势，并指出了当前挑战与未来研究方向。
2024-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of RIS-empowered NOMA-based D2D Communication under Nakagami-m Fading
可重构智能表面（RISs）已经在研究界引发了新的兴趣，设想未来的无线通信网络。在这项研究中，我们分析了基于设备到设备（D2 D）无线通信系统的RIS使能的非正交多址（NOMA）的性能，其中RIS被划分为服务于一对D2 D用户。具体而言，推导出频谱效率（SE）和能量效率（EE）的上限和下限的封闭形式的表达式。此外，所提出的基于NOMA的系统的性能也与其正交对应。广泛的模拟进行证实的分析结果。结果表明，RIS极大地增强了基于NOMA的D2 D网络的性能。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Index Modulation-Based Flexible Non-Orthogonal Multiple Access
非正交多址接入（NOMA）被认为是未来通信系统的有效候选。本文提出了一种新的基于正交频分复用（OFDM）和指数调制（IM）的NOMA方案，称为OFDM-IM NOMA，用于未来的多用户通信系统。受IM和经典OFDM-NOMA的启发，用户通过调整功率分配因子和子载波激活比来利用灵活性。我们的新方案允许不同的服务用户共享可用的资源，在经典的NOMA，更有效地。结果表明，OFDM-IM NOMA可靠地支持高，低数据速率用户在相同的资源，通过调整他们的子载波激活比。
2020-04-17 cs.IT eess.SP math.IT
Novel Sparse-Coded Ambient Backscatter Communication for Massive IoT Connectivity
依赖于射频（RF）能量收集的低功率环境反向散射通信（AmBC）是无电池物联网（IoT）的节能解决方案。然而，环境后向散射信号被二进后向散射信道（DBC）严重衰减，限制了传统的基于正交时分的AmBC（TD-AmBC）中的连接。为了在AmBC中支持大规模连接，我们提出了基于非正交信令的稀疏编码AmBC（SC-AmBC）。稀疏码利用AmBC的固有稀疏性，其中RF标签的电源依赖于环境RF能量收集。因此，稀疏编码反向散射调制算法（SC-BMA）可以使非正交多址接入（NOMA）以及M进制调制并发反向散射传输，提供额外的分集增益。这些稀疏码字从多个标签可以有效地检测在接入点（AP）使用迭代消息传递算法（MPA）。为了克服符号间干扰（ISI）带来的DBC问题，提出了利用ISI的加权和在因子图中进行信息交换的二进信道估计算法（D-CEA）和二进MPA（D-MPA）。仿真结果验证了SC-AmBC在连接性，检测性能和总吞吐量方面的潜力。
2018-06-08 cs.IT math.IT
Multistatic Cloud Radar Systems: Joint Sensing and Communication Design
在多基地云雷达系统中，接收传感器在存在干扰和噪声的情况下测量由发射元件发送并从目标和可能的杂波反射的信号。接收传感器通过非理想回程链路与融合中心或云处理器进行通信，其中确定目标的存在或不存在。回程架构可以由正交接入信道或非正交多址信道来表征。两个回程传输策略被认为是，即压缩和转发（CF），这是非常适合于正交接入回程，和放大和转发（AF），它利用了非正交多址信道的叠加属性。本文研究了测云雷达系统感知和回传通信功能的联合优化问题。具体地，在CF回程传输的情况下，利用回程量化以及利用用于AF回程策略的传感器的放大增益来联合优化所传输的波形。在这两种情况下，信息理论的标准的巴塔查里亚距离作为检测性能的度量。在对信道状态信息（CSI）的不同假设下，给出了基于逐次凸逼近的数学解。数值结果表明，所提出的方案优于传统的解决方案，执行单独的优化的波形和回程操作，以及标准的分布式检测方法。
2016-01-12 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Enhanced NOMA Assisted Backscatter Communication System
研究了一种可重构智能表面（RIS）增强型非正交多址辅助后向散射通信（RIS-NOMABC）系统。建立了功率反射系数和相移的联合优化问题。针对这一非凸问题，结合交替优化、逐次凸逼近和流形优化算法，提出了一种低复杂度的求解算法。数值结果证实了所提出的RIS-NOMABC系统的性能优于无RIS的传统非正交多址辅助后向散射通信（NOMABC）系统，证明了所提出算法的可行性和有效性。
2020-12-18 cs.IT eess.SP math.IT
Non-Orthogonal Time-Frequency Space Modulation
本文提出基于时频空间变换的非正交时频空间调制及过载时延-多普勒调制技术，结合改进球形译码，提升高移动性通信的频谱效率与低延迟性能。
2024-02-06 cs.IT eess.SP math.IT
Low-complexity Receiver for Multi-Level Polar Coded Modulation in Non-Orthogonal Multiple Access
非正交多址（NOMA）方案已经被证明相对于正交多址（OMA）增加多址可实现速率。在本文中，我们提出了一种新的通信系统，结合多级编码调制和极化码在NOMA的情况下。相对于现有技术的解决方案，所提出的方案的计算复杂性降低。我们还强调了出错率性能和计算复杂性之间的权衡。
2017-01-20 cs.IT math.IT
A Survey on Multicarrier Communications: Prototype Filters, Lattice Structures, and Implementation Aspects
由于其众多的优点，多载波通信方案构成了一个有吸引力的宽带无线系统的方法。特别是，正交频分复用（OFDM）的强大渗透到通信标准引发了大量的研究多载波系统，导致重新考虑不同的方法作为OFDM的替代。本调查的目的不仅是提供一个统一的审查波形设计方案的多载波方案，但也铺平了道路的多载波方案的发展，从目前的最先进的未来技术。特别地，基于传输什么，即，符号，如何传输，即，滤波器，以及在何处/何时发送，即，晶格利用这个框架，正交，双正交和非正交多载波方案的不同变化进行了讨论。此外，考虑到四个不同的设计角度：能量集中，快速衰减，频谱归零，和信道/硬件特性的各种多载波系统的滤波器设计进行审查。随后，评估工具，可用于比较不同的滤波器在多载波方案进行了研究。最后，从实际实现问题的角度，如格型自适应，均衡，同步，多天线，和硬件损伤的多载波方案进行评估。
2013-07-12 cs.IT math.IT
Random Orthogonalization for Federated Learning in Massive MIMO Systems
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
我们提出了一种新的通信设计，称为随机正交化，联邦学习（FL）在一个大规模的多输入多输出（MIMO）无线系统。随机正交化的关键新颖性来自FL的紧密耦合和大规模MIMO的两个独特特性-信道硬化和良好的传播。结果，随机正交化可以实现自然的空中模型聚合，而不需要用于FL的上行链路阶段的发射机侧信道状态信息（CSI），同时显著减少接收机处的信道估计开销。我们将这一原则扩展到下行链路通信阶段，并开发了一个简单但高效的模型广播方法FL。我们还放松了大规模MIMO假设，提出了一个增强的随机正交化设计的上行链路和下行链路FL通信，不依赖于信道硬化或有利的传播。理论分析方面的通信和机器学习性能进行。特别是，收敛速度，客户端的数量和天线的数量之间的显式关系建立。实验结果验证了大规模MIMO中FL随机正交化的有效性和效率。
2022-10-18 cs.IT cs.LG eess.SP
Random Orthogonalization for Federated Learning in Massive MIMO Systems
提出了一种新的上行链路通信方法--随机正交化，用于大规模多输入多输出（MIMO）无线系统中的联邦学习（FL）。随机正交化的关键新颖性来自FL模型聚合的紧密耦合和大规模MIMO的两个独特特性-信道硬化和有利的传播。结果，随机正交化可以实现自然的空中模型聚合，而不需要发射机侧信道状态信息，同时显著减少接收机处的信道估计开销。理论分析方面的通信和机器学习性能进行。特别地，建立了收敛速度、客户端数目和天线数目之间的显式关系。实验结果验证了大规模MIMO中FL随机正交化的有效性和效率。
2022-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
New Delay Doppler Communication Paradigm in 6G era: A Survey of Orthogonal Time Frequency Space (OTFS)
本文针对6G高移动场景下传统OFDM调制因多普勒频移性能下降的问题，综述了在延迟-多普勒域调制的OTFS技术的原理、进展与方向，为相关研究提供参考。
2023-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
Power Allocation Strategies across N Orthogonal Channels at Both Source and Relay
我们考虑一个无线中继网络与一个源，一个中继和一个目的地，节点之间的通信是通过N个正交信道。例如，当正交频分复用用于数据通信时就是这种情况。由于在源和中继可用的功率是有限的，我们研究在源和中继的最优功率分配策略，以最大限度地提高整体的源-目的地的能力下，在源和/或中继的个别功率约束。根据源端和中继端的信道状态信息的可用性，在源端和中继端或仅在中继端执行最优功率分配策略。考虑到不同的设置的问题，各种优化问题的制定和解决。最优解的一些性质也得到了证明。
2010-06-25 cs.IT math.IT
On the Outage Probability of Multiuser Multiple Antenna Systems with Non-Orthogonal Multiple Access for Air-Ground Communications
本文在几何随机空地信道模型中研究多用户多天线系统的中断概率，提出三种解码方法，其中联合分组解码即使仅两组也能显著提升频谱效率。
2026-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
