多载波非正交多址接入系统基于能量效率的资源分配算法研究

基本信息
批准号:61701064
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:王正强
学科分类:
依托单位:重庆邮电大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:万晓榆,樊自甫,文陈陈,魏霄,杨晓娜,李悦宁,成蕖,胡敏
关键词:
非正交多址接入资源分配多载波系统博弈论能量效率
结项摘要

With the rapid growth of the number of mobile users and high speed data services, as well as the emergence of massive connection of the wireless terminal network node, non-orthogonal multiple access (NOMA) technology which can support more users to connect, higher spectrum efficiency and energy efficiency has become the focus in 5G. This topic for multicarrier non-orthogonal multiple access (MC-NOMA) system based on the energy efficiency of resource allocation issues. The main works are as follows: 1. Resource allocation problem is studied for MC-NOMA systems based on the energy efficiency under ideal channel state information. A low complexity resource allocation algorithm is proposed based on the fractional programming, game theory and other optimization theory. 2. Resource allocation problem is studied for MC-NOMA systems based on the energy efficiency under imperfect channel state information. A robust resource allocation algorithm is investigated. The influence of channel uncertainty on the system energy efficiency is analyzed. 3. Energy-efficient resource allocation algorithm is studied for MC-NOMA systems with energy harvesting. The optimization model for MC-NOMA systems based on energy harvesting is established with the considering of the effect from arrival energy rate, energy harvesting model and battery storage capacity limit. A low complexity online energy-efficient resource allocation algorithm is studied. This project has important theoretical guiding significance and practical application value on the design of high energy efficiency of NOMA systems.

随着移动用户数与高速数据业务的快速增长,海量的大连接无线终端网络节点出现,使能够支持更多用户连接、更高频谱效率和能量效率的非正交多址接入技术成为5G的研究热点。本课题将针对多载波非正交多址接入系统基于能量效率的资源分配问题展开研究。主要工作:1.研究理想信道状态信息下多载波NOMA系统基于能效的资源分配问题,基于分式规划、博弈论等优化理论设计低复杂度的资源分配算法。2.研究非理想信道状态信息下多载波NOMA系统基于能效的资源分配问题,设计鲁棒的资源分配算法,理论分析信道不确定性对系统能效的影响。3.研究能量采集的多载波NOMA系统基于能效的资源分配算法。考虑能量到达率、能量采集模型、基站电池容量限制等因素的影响,建立能量采集的多载波NOMA系统的能效优化模型。针对该模型研究低复杂度在线能效优化算法。本项目的研究对设计高能量效率的非正交多址系统具有重要的理论指导意义和实际应用价值。

项目摘要

多载波非正交多址接入(NOMA)系统具有多载波系统和NOMA系统双重优点,它比传统单载波NOMA系统能够支持更多海量终端连接、更高频谱效率和能量效率,已经成为未来网络的研究热点。本课题针对不同应用场景下的多载波NOMA系统基于能量效率的资源优化问题开展研究。由于能效优化问题中用户功率分配和子载波选择之间紧密耦合,用户受相同子载波干扰等因素的影响,使得多载波NOMA系统的能效优化问题是一个NP-难问题。为此,本项目综合利用分数规划、博弈论、匹配理论、凸优化等方法为多载波NOMA系统设计低复杂度资源分配算法,设计高能效的传输方案来提高多载波NOMA系统的能量效率,实现绿色通信,降低系统能耗。研究了理想信道状态信息下多载波NOMA系统基于能效的资源分配算法;研究了非理想信道状态信息下NOMA系统基于能效的资源分配算法;研究了硬件损伤条件下多小区多载波NOMA系统基于能效的资源分配算法。通过研究,项目组获得了多项创新成果,包括单小区和多小区多载波NOMA系统能效建模与资源分配算法、非理想信道状态下认知NOMA系统能效优化算法、硬件损伤条件下多载波NOMA系统能效建模与优化方法、NOMA系统基于层次博弈的功率分配算法等。本项目的研究为多载波NOMA系统高能效的传输方案的实现提供理论支撑与技术支持,丰富了NOMA系统的资源管理与优化方法,为下一代宽带绿色移动通信系统的资源优化方法提供了理论基础和方法。在开展本课题研究的过程中,项目组成员在IEEE Wireless Communications Letters、电信科学等国内外权威刊物以及HPSR,ICCC等知名国际会议上一共发表论文论文32篇,申请并公开发明专利7项,授权专利3项目,培养硕士生4名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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