為了提高傳輸?shù)撵`活性和應對應急通信的場景,提出了一種基于無人機輔助的非正交多址接入系統(tǒng)用戶分組與功率分配聯(lián)合優(yōu)化算法�？紤]基站最大發(fā)射功率約束與用戶分組約束,構建了NOMA多用戶和速率最大化的資源分配問題。為了解決該非凸問題,基于圖論提出了最大割定理下的用戶分組算法,實現(xiàn)了組內(nèi)用戶與無人機的相對距離最小�；诜纸M結(jié)果,利用輔助變量法,將原非凸功率分配子問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題求解。仿真結(jié)果表明,所提算法具有較好的和速率性能。 

【文章來源】：通信學報. 2020,41(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同信噪比下四用戶和五用戶非正交UAV系統(tǒng)和速率性能6結(jié)束語

牘β?分配聯(lián)合優(yōu)化問題。該問題是混合整數(shù)非線性規(guī)劃問題，故難以求其閉式解。3)為了解決上述問題，提出了兩步策略。首先，基于圖論中的最大割定理，進行用戶分組，保證用戶與無人機的相對距離較校然后，對每組用戶分別執(zhí)行基于多用戶和速率最大化的功率分配子問題，通過輔助變量法將其轉(zhuǎn)換為凸優(yōu)化問題，從而得到每組用戶的功率分配因子。4)仿真結(jié)果表明，本文算法在不同的覆蓋半徑、無人機高度、發(fā)射功率和信噪比下具有較好的和速率性能。2系統(tǒng)模型及問題描述考慮一個下行UAV-NOMA系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)包括一個含tN根發(fā)射天線的UAV作為空中基站，工作在固定高度，且地面覆蓋范圍是半徑為R的圓。此外，該系統(tǒng)具有N個單天線地面用戶。假設N個用戶被分為T組，每組有K個用戶，并記第t組的第k個用戶為tku，定義組號集合為t{1,2,,T}，用戶序號集合為n{1,2,,N}，組內(nèi)用戶序號集合為k{1,2,,K}。所有組的用戶1均勻分布在半徑為1R的小圓內(nèi)，而所有組的用戶i均勻分布在半徑為i1R和iR的同心圓環(huán)內(nèi)。其中，i1iRR，且KRR，同時定義用戶覆蓋半徑集合為12[,,,]KRRR。此外，組內(nèi)用戶利用NOMA技術共享相同的時頻域資源，而各組之間保持正交多址接入（OMA,orthogonalmultipleaccess），即忽略組間干擾[21]。圖1基于無人機的非正交多址接入系統(tǒng)模型考慮一種由小尺度衰落和大尺度衰落構成的復合信道模型[9-10]，rttttNNiiiDGH表示用戶tiu的信道矩陣。其中，tiD和tiH分別表示用戶tiu的大尺度衰落和小尺度衰落。大尺?

こ?輛連接的可靠性。文獻[26]將用戶分組問題轉(zhuǎn)換成圖論中的尋找負價環(huán)問題來滿足最小功率需求。然而，在UAV-NOMA系統(tǒng)中，用戶與UAV的距離會影響系統(tǒng)性能。雖然假設用戶與UAV的位置固定不變，但是可通過圖論中的最大割定理來減少組內(nèi)用戶到UAV的相對距離，從而改善組內(nèi)用戶的信道狀況。假設分組前N個用戶具有T個初始組，并且每個初始組包含K個用戶。此外，需要滿足式(7)和式(8)中的約束條件3C和4C。UAV-NOMA系統(tǒng)中用戶與UAV的相對距離關系可表示為無向圖，如圖2所示。其中，一個節(jié)點表示一個用戶，每2個節(jié)點間由一條邊相連。邊的權值為a,babdd，即UAV與用戶a和用戶b的距離之和。在滿足分組約束的條件下，保證組內(nèi)用戶與UAV的總距離最近。這是因為用戶距離UAV越近，則信道狀況越好。圖2用戶與UAV的相對距離關系圖2中優(yōu)化用戶與UAV的相對距離等價于圖論中的最大割問題。已知圖G(V,E)，其中，V表示地面所有用戶的集合，iV表示第i個初始組的用戶集合；E表示邊集合，iiiEVV表示每次可被選擇的邊集合，iV表示K的補集，并且1≤iT。當i1時，,{;;}iabiiEeEaVbVV；否則，1,11;;iiiabjikjkEeEEaVbVV。對于無向圖，分組后所有用戶被分到T個組，因此12TGGGV。顯然，TK，而分組后每組用戶數(shù)KT。此外，根據(jù)所有已選邊與未選邊之和為邊集E，可以得到,,1,,,()tijTababiabGaGbGijeEe(9)因此，最大化,,,ijab

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3128037