[發明專利]基于最大容量的SCMA系統三級功率分配方法

有效

• 申請號: 201710487371.0
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107231684B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 韓帥;郭誠;宋志群;孟維曉;沙學軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04W52/34
• 分類號: H04W52/34
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 高倩

1.一種基于最大容量的SCMA系統三級功率分配方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：進行單用戶載波間功率分配，每個用戶占用多個子載波，分配時需滿足同一用戶占用的子載波上的容量保持一致；

步驟二：建立用戶組內功率分配的優化模型，對該優化模型進行迭代，獲取最優分配功率，利用該最優分配功率，進行組內用戶間功率分配；

步驟三：根據步驟二獲取的最優分配功率及其對應的容量，擬合出二次函數，獲取二次函數的參數值；

步驟四：根據獲取的二次函數的參數值，建立組間容量與分配功率的優化模型，獲取各組的最優分配功率，使得容量最大，根據各組的最優分配功率進行用戶組間功率分配；

所述步驟二包括如下步驟：

步驟二一：建立用戶組內功率分配的優化模型，設定目標函數與約束條件，選取拉格朗日乘子初值，設置迭代次數l＝1和最大迭代次數L；

所述用戶組內功率分配的優化模型為：

s.t.C₁:

C₂:

C₃:

R表示組內用戶的數量；

w^r表示用戶r的加權因子；

表示用戶r的噪聲方差；

C₁～C₃分別表示三個約束條件；

R^req表示最小數據需求速率，P^max表示該用戶組分配的最大傳輸功率；

α_n表示分配功率因子，h_s,r,n表示基站與用戶組s中的用戶r之間在子載波n上的信道增益，p_s,r為用戶組s中的用戶r所分配得到的功率n＝1,…,N，N為所述用戶占用的子載波的數量；表示子載波n上用戶r的噪聲功率，w^r為用戶r的加權因子；

步驟二二：利用凸優化理論對步驟一的用戶組內功率分配的優化模型進行求解，獲取最優分配功率表達式：

λ_r和μ_r分別表示用戶r中的約束條件C₁的拉格朗日乘子和約束條件C₂的拉格朗日乘子；

[x]⁺＝max(0,x)；

步驟二三：根據當前的拉格朗日乘子和步驟二二中的最優分配功率表達式計算用戶的分配功率值，并更新拉格朗日乘子：

其中，R_r(l)表示用戶r在第l次迭代時的數據速率，λ_r(l)用戶r在第l次迭代時約束條件C₁的拉格朗日乘子，μ_r(l)表示用戶r在第l次迭代時約束條件C₂的拉格朗日乘子，p_s,r(l)表示用戶r在第l次迭代時所分配得到的功率，β_r為迭代步長；

步驟二四：當更新后的拉格朗日乘子收斂或者當前迭代次數達到L，則利用此時的分配功率值進行組內用戶間功率分配，否則l＝l+1，轉入步驟二三；

所述步驟四中，所述組間容量與分配功率的優化模型為：

s.t.C₁:

C₂:

C₃:

S表示SCMA系統中用戶組的數量，a_s、b_s和c_s分別表示步驟三中擬合出二次函數的參數值，

p_s表示用戶組s的最優分配功率；

P^tot表示基站最大傳輸功率。

2.根據權利要求1所述的基于最大容量的SCMA系統三級功率分配方法，其特征在于，所述步驟一中，進行單用戶載波間功率分配時，為了滿足同一用戶占用的子載波上的容量保持一致，分配功率因子α_n應當滿足：

α₁p_s,rh_s,r,1＝α₂p_s,rh_s,r,2＝...＝α_Np_s,rh_s,r,N。