非正交多址接入中多用户码构造及检测算法研究

基于NOMA协作车联网系统的中继选择和功率分配问题研究随着车辆数量的增加和交通网络的扩展，车联网系统在实现高速车辆通信和实时数据传输方面具有重要意义。

然而，车联网系统面临着信号覆盖范围限制、信号干扰和功率限制等问题。

为了解决这些问题，研究者们提出了基于非正交多址接入（NOMA）的协作车联网系统。

NOMA技术是一种多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统，通过将多个用户的信号叠加在同一频带上进行传输，以提高频谱利用率和系统容量。

在车联网系统中，NOMA技术可以帮助车辆之间实现更高效的通信和数据传输。

本文主要研究了基于NOMA技术的车联网系统中的两个关键问题：中继选择和功率分配。

中继选择是指在车联网系统中选择最佳的中继节点来实现车辆之间的通信。

通过合理选择中继节点，可以降低信号传输路径的延迟和干扰，提高通信质量和系统性能。

功率分配是指在车联网系统中合理分配功率资源，以实现车辆之间的信号传输。

通过合理分配功率，可以在满足信号质量要求的前提下，最大程度地提高系统容量和能效。

在研究中，首先对车联网系统的拓扑结构和信号传输模型进行了建模和分析。

然后，提出了一种基于NOMA技术的中继选择算法，该算法通过考虑中继节点之间的距离、信号强度和负载情况，选择最佳的中继节点。

同时，提出了一种基于功率分配的优化算法，该算法通过最小化功率分配和最大化系统容量的目标函数，实现了功率资源的合理分配和系统性能的优化。

最后，通过仿真实验对所提出的算法进行了性能评估。

结果表明，所提出的中继选择算法和功率分配算法在车联网系统中能够有效降低信号传输延迟和干扰，提高通信质量和系统性能。

综上所述，基于NOMA协作车联网系统的中继选择和功率分配问题是车联网系统中的重要研究方向。

通过合理选择中继节点和优化功率分配，可以提高车联网系统的通信质量和系统性能，为实现高速车辆通信和实时数据传输提供了可行的解决方案。

第五代无线移动通讯系统（The Fifth Generation Wireless Mobile Communication Systems，5G）是立足于2020年移动通讯发展的新一代无线移动通讯系统，其移动数据流量由于移动互联网和互联的驱动，将出现快速增长。

顾及到该发展需求，5G必须同时在稳定性和可靠性两方面相比于4G有巨大提升。

多址接入技术是无线移动通讯技术的一个重要应用，为了满足5G 的新需求，对新型多址方式的研究显得极其重要且迫切。

多址接入技术在移动通讯系统中相当于一个系统信号的系统性传输方式。

在从理论研究向5G系统实用化的重要转折时期，PDMA 技术仍面对诸多考验。

接收机检测是提高整个通讯系统可靠性的极为重要的部分，目前为止，对于非正交多址接入系统的普通用户检测算法主要有：消息传递算法(MPA)，期望传播算法(EPA)。

消息传递算法MPA作为检测算法中的经典，它有着最接近于最大后验概率检验算法的较好性能。

在译码维度，消息传递算法MPA被证明是在MAP准则下最优的译码器，但MPA算法包含大量的指数和乘法运算，硬件实现复杂度很高。

期望传播算法EPA结合了两个技术：假设密度滤波，卡尔曼滤波的一种延伸；循环信念传播，贝叶斯网信念传播的一种延伸。

通过取近似于后验概率分布作为结果。

许多数学模型通过EP迭代演示，结果显示，在同样的计算量下，与其他的近似算法对比，EP的表现更佳。

EP算法虽然可以大幅减小计算量，保证效率，但是其本身有一定的局限，主要体现于算法最后是否可以保证收敛。

主要研究内容：接收机检测是整个通信系统性能提高的关键部分，目前针对非正交多址接入系统的多用户检测算法主要有：消息传递算法(MPA)，期望传播算法(EPA)。

该设计将针对上述算法展开研究并提出现有算法的不足给出对应的改进算法。

通过该设计，学生可以综合运用通信原理中调制，检测译码等相关知识。

熟练掌握工程仿真软件Matlab的使用。

需要参与实验测试
《光通信原理与技术》
32
胡海峰
副教授
（1）于遨波，15349127 （2）邢宋隆，15350061 （3）张穗安，15349137 《概率论》、《计算机视觉》《数字图像处理》、《模式识别 （4）陈志鸿，15305009 》； （5）麦思杰，15350048 （6）徐凯昕，15343087 （7）孙健哲，14304141
《数字电路与逻辑设计》《数字集成电路设计》
9
夏明华
教授
确保在实验室有足够的工 作时间；认真负责，积极 主动；保研或者考研的同 学优先。
《数值计算方法》，《概率论与数理统计》
10
孙伟
教授
1、安全数据空间构建技术及其应用； 2、信息伪装处理编码及FPGA设计与实现； 3、基于Linux+ARM的安全通信系统设计与开发； 4、安全传输协议在网络通信中的应用研究； 5、基于面向对象聚类的协同过滤推荐算法及其 系统实现； 6、基于TensorFlow的仿人脑安全软件代码智能 生成技术研究及其应用。
对学生有何要求
主讲课程
1
戴宪华
教授
《数字通信系统》
2
刘星成
教授
《通信原理》；《无线通信原理》；《现代数字信号处理》
3
龙云亮
教授
1、基于PE的电波传播数值仿真及应用； 2、基于FDTD的电波传播数值仿真及应用； 3、移动通信终端天线设计。
《微波技术与天线》
4
马争鸣
教授
1，HSIC正则的流形学习 2，Grassmann流形上的字典学习 3，基于核学习的域自适应学习 4，流形学习的多项式逼近
《微电子学导论》、《半导体物理》
13
陈军

非正交多址技术非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）是一种新型的多址技术，它采用功率调制的方式，将多个用户的发射信号合并到一起，通过空时分集和带宽分配的方法在用户机上进行分离，使多个用户可以使用同一个信道、共用同一段时间和频段，从而实现性能增加，功效提高。

1. 工作原理NOMA的工作原理主要是通过功率调制来实现不同用户的信号合成，基于发送用的的功率差异，把归一化的比特序列按不同的功率值发送，接收端则可以根据收到的信号利用空时分集技术将不同用户间的信号分离出来，最终实现多址的传输。

2. 优势（1）提高系统容量：由于NOMA采用了空时分集技术，可以把不同用户的信号合成到一起发出，利用较小的带宽容量，可以提供大量的用户容量，大大提高系统的容量效率。

（2）功效提高：较其他多址技术，NOMA能够提高不同用户之间无线信道下的功效，由于采用了功率调制，可以对多个用户的发射功率进行更精细的调节，最终提高信道的功效。

（3）较好的业务可扩展性：NOMA可以进行动态的分配方法，根据业务的不同，可以调节用户间的信号聚合程度，以实现发射功率的优化，从而实现不同业务的扩展。

3. 缺点（1）复杂的接收结构：要实现NOMA多址传输，接收端需要建立较复杂的结构，其中需要采用SIC技术，用以实现比较精确的空时分集，而这部分增加了接收端的复杂度。

（2）受功率差异制约：NOMA的信号分离依赖于不同用户的发射功率差异，如果这个发射功率差距太小，则不存在足够的发射功率差异，从而不能有效的实现信号分离，这也有可能影响系统的效率。

4. 应用NOMA可以应用于移动通信、宽带接入等，可以有效地提高不同用户之间的连接容量，降低用户之间的无线信道功效，有效地满足无线信道容量和功效之间双重要求。

目前，NOMA已经应用在5G移动通信系统，未来也会用于更多的现代通信系统，以满足动态变化的应用环境。