西安工业大学 电子信息工程学院, 西安 710021
针对基于傅里叶变换光正交频分复用(FFT-OFDM)的非正交多址可见光通信(NOMA-VLC)系统存在可靠性低、用户公平性差等问题, 提出将提升小波变换(LWT)作为载波调制方式, 建立基于LWT-OFDM的NOMA-VLC系统, 介绍了系统中的信号处理过程, 构建了5 m×5 m×3 m的室内空间实验环境。实验结果表明: 与基于FFT-OFDM的NOMA-VLC系统相比, 随着正交幅度调制方式的阶次由4增大到64, 所提系统的平均误码率达到阀值3.8×10-3时, 所需的信噪比(SNR)值较低, 至少低4.4 dB; 用户性能差异变化不明显甚至不变。
光通信 非正交多址 提升小波变换 可靠性 用户公平性 optical communications, non-orthogonal multiple ac
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
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
星间可见光通信(VLC)凭借其优势逐渐成为小卫星领域的研究热点。通过功率复用,非正交多址接入(NOMA)技术可有效解决因LED调制带宽较窄而导致的VLC系统容量和通信速率受限的问题。结合星间VLC和NOMA技术,构建了星间NOMA-VLC系统,并对信道模型和噪声模型进行了分析。针对系统通信速率优化问题,建立了基于和速率(Sum-Rate)最大化的优化模型,在将非凸的目标函数转换成凸函数的基础上,通过凸分析给出了目标问题的显式最优解。仿真结果表明,和已有功率分配算法相比,所提功率分配策略在保证最低数据速率的约束下,可显著提升系统的和速率。
光通信 可见光通信 星间通信 非正交多址接入 功率分配
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
西安邮电大学 陕西省信息通信网络及安全重点实验室 , 西安 710121
非正交多址接入(NOMA)是5G无线网络的基本支持技术, 可满足大规模连接和高吞吐量的异构需求, 能增加可接入的用户数。NOMA的关键思想是同一资源块为多个用户提供服务, 系统可容纳的用户数增加, 但对系统容量的提升有限, 针对此问题, 文章提出在NOMA的基础上, 将其与大规模多输入多输出(MIMO)天线结合, 提高系统的容量, 同时将下行多用户按照信道差异进行用户匹配, 两两分为一簇, 簇与簇之间的干扰采用块对角化(BD)算法进行消除, 簇内用户之间的干扰采用串行干扰进行消除。仿真结果表明: 发送端采用BD预编码可降低终端受到的干扰, 结合大规模 MIMO的NOMA系统频谱效率有很大提升; 在此基础上进行用户匹配分组后, 系统性能进一步提升。
非正交多址接入 大规模多输入多输出 用户匹配 块对角化算法 NOMA massive MIMO user matching BD algorithm
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
