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《 无人机辅助的NOMA通信系统优化设计》

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《 无人机辅助的NOMA通信系统优化设计》

[1]梁雪. 无人机辅助的NOMA通信系统优化设计[D]. 北京邮电大学, 2021.

论文结构
第二章 相关理论、技术与工具
2.1 功率复用非正交多址接入技术,这一节已经非常熟悉了
介绍PD-NOMA的实现原理;
下行链路PD-NOMA系统模型;
接收端串行干扰消除技术。
【需要建立的知识框架,写论文时需要用全局观】
问题:

为什么是PD-NOMA?它在所有的NOMA技术的哪一层次?
自己有没有对NOMA技术的整体大框架?
这一部分写论文时在引言部分需要写到 “ 非正交多址的研究现状 ”

  • A Survey on Non-Orthogonal Multiple Access for 5G Networks: Research Challenges and Future Trends.研究下行的意义?上下行有什么区别?具体的应用场景
    这一步在引言中也需要写到“上下行的研究现状,上下行的分析”
    通信系统的非对称性,上行和下行存在显著的区别
    原理功率信道名称
    上行多点发送、单点接收单用户功率受限多接入信道(Multiple Access Channel)
    下行单点发送、多点接收总功率受限广播信道(Broadcast Channel)

    串行干扰消除技术
    有些情况会结合预编码考虑不完美的SIC情况
    2.3 凸优化技术与工具
    凸优化问题;
    对偶问题;
    连续凸优化;
    CVX工具箱凸优化问题
    看论文的套路多是列出优化问题,然后对目标函数,约束条件进行分析;
    得到优化问题的类型拉格朗日乘子与对偶问题
    感觉学好凸优化,找机器学习相关工作应该会上手比较快
    - 连续凸优化
    通过求解一系列与原问题相似的凸优化问题,从而找到原问题的一个局部解;
    相似函数是指在迭代点的局部保留了原函数的几何特征(梯度相等)CVX学习

    第三章 基于 PD-NOMA 的移动多无人机通信系统优化策略
    问题背景描述:
    (导师非常强调研究的意义和背景)
    在无人机辅助通信中,由于无人机搭载的空中基站通常配备单个天线并且在多个用户之间共享相同的带宽;
    PD-NOMA能够通过功率域分割在使用多个用户同时共享一个资源,无人机辅助通信在频谱利用率方面有所提高;
    无人机的高移动性也有助于NOMA提高边缘用户的吞吐量,在所有用户之间平衡服务质量;

    研究内容
    研究难点无人机的移动会影响SIC接收机的干扰消除顺序
    优化目标有限时间内(吞吐量是与时间相关的)最大化总体的吞吐量
    考虑因素无人机与用户的关联、系统的带宽分配、功率控制和无人机的轨迹设计
    解决方法基于交替优化的迭代算法

    用户关联——K-means改进的聚类算法;
    功率控制——连续凸优化的方法
    轨迹设计——逻辑函数逼近
    3.2 多无人机辅助的PD-NOMA通信系统

    时间维度将时间周期离散为N个等间距的时隙,参数n
    下标表示无人机与用户的关联情况
    信道模型假设地对空下行信道以Los链路为主,从基站到用户的信道功率遵循自由空间路径损耗模型
    飞行轨迹固定高度周期性往返移动

    优化问题分析
    优化目标多无人机系统中各NOMA 用户组的最小下行速率之和为目标
    约束1周期飞行的限制
    约束2可允许的最大飞行速度
    约束3无人机之间的安全距离(单无人机则不需要考虑)
    约束4功率分配的约束
    约束5带宽分配约束

    3.3 PD-NOMA的系统设计
    3.3.1多无人机与用户关联方案
    K-means算法,有限的迭代次数内快速有效地找到最佳分组,随机生成K个质心,计算每个点与所有质心的距离,根据相似性将所有点划分为K类,根据相似性将所有点划分为K类,并迭代更新质心和结果,直到收敛。
    (论文里都是利用经典算法做出调整就是创新点了)
    边缘点关联方法的改进:
    假设A用户组一个边缘用户点到B用户组一个用户点的距离小于它到A组其他点的距离,则将该边缘点从A组划分到B组,否则保持不变。
    对各组边缘用户进行类似的调整
    (之前导师也让我考虑那种由于用户移动而导致的接入离开的问题,这里虽然是假设用户位置固定,无人机运动,但本质上都是因为两者相对位置的变化)

    3.3.2 系统带宽分配问题
    引入松弛变量

  • 对松弛变量理解还不是很清楚
    这个问题是凸问题,本可以通过KKT条件直接求解,
    由于约束条件些微优点复杂,所以用一阶泰勒展开替换约束
    (求解推导值得细看,多载波时的功率分配应该是类似的)

    3.3.3 NOMA下行用户的功率控制
    非凸问题,利用连续凸逼近进行求解

    3.3.4 多无人机轨迹设计


    非凸问题,二进制变量与无人机轨迹紧密耦合,利用逻辑函数来逼近二元变量。

    个人感受:
    虽然英文论文可能质量上会相对高一点,但是如果还是看不明白吧,那就多看看别人硕士怎么写的,八股文多看一点,总该会有点想法的,你要相信自己,顺利毕业只是最低要求罢了,没什么难的,镜子理论,不要否定你自己。

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