Author Affiliations
Abstract
School of Information and Communication Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
This paper has proposed an experimental system for non-orthogonal multiple access (NOMA) wireless optical communication in challenging underwater turbulent environments, employing the gallium nitride (GaN)-based micro-LED array. This design of the GaN-based micro-LED array enables the independent transmission of signals from distinct data streams within the NOMA framework, facilitating direct optical power-domain superposition of NOMA signals. The experimental setup involves emulating oceanic turbulence channels, characterized by varying the level of scintillation intensity, to thoroughly investigate the bit error rate (BER) performance. The outcomes unequivocally demonstrate the superiority of our proposed NOMA scheme, as compared to conventional circuit-driven optical NOMA systems utilizing fixed LED array grouping, particularly in the presence of turbulent underwater channels. The proposed NOMA scheme exhibits consistently superior BER performance and maintains excellent linearity at the lower frequencies while effectively mitigating signal distortion at the higher frequencies.
optical non-orthogonal multiple access gallium nitride-based micro-LED array oceanic turbulence channels bit error rate Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 030101
大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连 106026
为了进一步提高频谱效率，在大规模多输入多输出(MIMO)系统中引入了非正交多址 (NOMA)，然而当基站与用户之间的信道较差时，这很难保证用户的频谱效率。为解决这一问题，探讨了基于智能反射表面(IRS)的大规模 MIMO-NOMA系统，来保证用户的频谱效率。具体地，首先考虑了 IRS辅助的大规模 MIMO-NOMA系统模型。然后根据簇头选择算法，为每个波束选择一个簇头来设计模拟预编码。之后，根据等效信道的相关性对用户进行分组，选择在每个波束中等效信道增益最强的用户来设计数字预编码。最后联合优化基站的功率分配和 IRS的相移矩阵，来保证用户频谱效率的公平性，即最大化最小频谱效率。仿真结果表明，与没采用 IRS的大规模 MIMO-NOMA系统相比，IRS辅助的大规模 MIMO-NOMA系统可显著改善最弱用户的频谱效率。
大规模 MIMO 非正交多址 智能反射表面 预编码 最大化最小频谱效率 massive MIMO Non-Orthogonal Multiple Access Intelligent Reflecting Surface precoding maximize the minimum spectral efficiency 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(7): 659
西南交通大学信息科学与技术学院，四川 成都 610031
针对下一代光接入网，提出了一种基于功率域非正交多址的扩容无源光网络方案。传统的功率域非正交多址网络基于信道估计函数，采用串行干扰消除（SIC）算法进行解调和恢复，需要精确的信道估计，存在差错传播效应。针对该问题，提出了基于修正卷积神经网络（CNN）的信号接收方案，利用大量数据独立拟合各用户信道函数，打破了SIC解调算法中用户间的依赖链，提升了系统的传输性能和公平性。结果表明，在扩容功率域非正交多址无源光网络中，相比传统SIC解调算法，基于修正CNN的接收方案对远端用户（传输60 km）和近端用户（传输20 km）的传输性能可分别提升约0.5 dB和1.7 dB，且其公平性指数更接近1。
光通信 功率域非正交多址 卷积神经网络 串行干扰消除 扩容无源光网络 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1306006
西安工业大学 电子信息工程学院，陕西 西安 710021
室内可见光通信(Visible Light Communication, VLC)系统常用的非对称限幅光OFDM(Asymmetrically Clipped Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing, ACO-OFDM)与直流偏置光OFDM(DC-biased Optical OFDM, DCO-OFDM)采用加循环前缀、信道均衡和载波复用等方法解决信道干扰及多用户复用问题，但均以牺牲有效性为代价。非正交多址(Non-orthogonal Multiple Access, NOMA)通过功率域复用提高频谱利用率，利用串行干扰消除(Successive Interference Cancelling, SIC)进行多用户信号处理，有效兼顾可靠性与有效性。将NOMA应用于室内可见光系统，建立基于NOMA-DCO-OFDM的可见光信号传输及信道增益模型。通过功率域多用户信道差异计算信道增益，进行功率分配实现功率域复用，提高系统容量和通信速率；利用SIC按功率分配算法对用户逐一解调，减弱信道干扰，提高可靠性。通过理论分析和仿真实验验证表明：该系统的通信速率达到6.8×107 bit·s−1，且合速率受用户数量的影响不显著。2用户下，误码率(Bit Error Rate, BER)为10−4时用户1有5.2 dB左右的性能提升，用户2有2.3 dB左右的性能提升，通信可靠性也明显提高。
可见光通信 非正交多址 串行干扰消除 通信速率 通信可靠性 visible light communication non-orthogonal multiple access successive interference cancelling communication rate communication reliability 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210101
1 江西开放大学 现代教育技术中心, 南昌 330046
2 南昌大学 信息工程学院, 南昌 330031
3 武汉大学 电子信息学院, 武汉 430072
可见光通信(VLC)作为射频通信的有效补充技术, 可提供高速率、超低时延、绿色环保、低成本和安全可靠的通信服务。但覆盖范围受限和链路遮挡已成为VLC系统可靠通信的瓶颈。针对上述问题, 在VLC中采用中继技术是一种有效方法。文章从中继技术的功能特性出发, 分析中继协作的VLC系统模型, 对中继协作的VLC系统的应用场景、组网方式、转发策略、调制方式、工作模式和多址接入等关键技术进行综述, 并对采用相应关键技术中继协作的VLC系统的可靠性、安全性和能效性进行分析, 最后提出采用非正交多址、多输入多输出和全双工模式的多中继协作的VLC异构网络是未来通信网络的研究重点和方向。
可见光通信 中继技术 非正交多址 正交频分复用 多输入多输出 VLC relay technology non-orthogonal multiple access orthogonal frequency division multiplexing multi-input and multi-output
兰州交通大学电子信息工程学院, 甘肃兰州 730070
在基于非正交多址接入技术 (NOMA)的多用户多中继协作中继网络中, 为优先满足混叠信号中的时延敏感信息的服务质量 (QoS)需求, 对功率因子进行了简单分析, 进而找到了关于信道增益的解码限制条件。在给定中继的情况下, 根据解码限制条件建立用户集合, 进而找到可以使高QoS信号速率最大化的用户中继对作为最佳“用户 -中继”来传递信号。并且对该“用户 -中继”选择方案下的系统中断概率的表达式进行推导并求出了其渐进式。仿真结果验证了推导结果的正确性, 系统的中断概率随着节点数目的增多而降低, 而当信噪比趋于无穷时, 系统的分集增益取决于用户数目和中继数目。且与已有文献进行对比, 本文提出的用户中继匹配方案的中断性能相对较好。
非正交多址接入 协作中继 功率分配 用户中继对 中断概率 Non-Orthogonal Multiple Access cooperative relay power allocation use-relay pair outage probability 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(4): 586
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China
This Letter proposes a model of indoor visible light communication (VLC) heterogeneous networks entirely based on LEDs with different specifications and applies non-orthogonal multiple access (NOMA) to it because of the narrow modulation bandwidth of LEDs. Moreover, a user-grouping scheme that is based on matching theory is proposed to improve the network achievable sum rate. Simulation results indicate that when each NOMA cluster contains 6 users, the proposed scheme has a 49.54% sum-rate enhancement compared with the traditional user-grouping scheme. As the number of users in each NOMA cluster increases, the proposed scheme performs better at the cost of computational complexity.
visible light communication non-orthogonal multiple access matching theory user grouping Chinese Optics Letters
2020, 18(6): 060602
1 西南交通大学信息编码与传输四川省重点实验室, 四川 成都 610031
2 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
3 福建工程学院信息科学与工程学院, 福建 福州 350118
白光发光二极管(LED)的窄调制带宽限制了可见光通信(VLC)的系统容量。非正交多址接入(NOMA)技术通过功率复用可提高系统通信容量。结合直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)和NOMA技术,设计了NOMA-DCO-OFDM系统。基于递归法给出了单个LED时VLC多径信道建模方法。在考虑限幅噪声影响时,推导了用户的信干噪比。采用分数阶功率分配、增益比功率分配和静态功率分配方法,研究系统平均和速率随LED半功率角、光电检测器的视场角(FOV)和功率分配因子的变化规律。仿真结果表明,系统平均和速率随着半功率角、FOV和功率分配因子的变化而变化,可以通过优化半功率角、FOV和功率分配因子达到系统平均和速率最大化。
光通信 可见光通信 非正交多址接入 直流偏置光正交频分复用 多径信道 串行干扰抵消
