[發明專利]一種低密度碼的NOMA中信道狀況優化的資源分配方法

有效

• 申請號: 201810052000.4
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108260215B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 費澤松;于含笑;葉能;李斌
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08;H04W72/12;H04L5/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

1.一種低密度碼的NOMA中信道狀況優化的資源分配方法，其特征在于：是一種可以最大化系統和速率的資源分配方式，在匹配用戶具有不同信道增益的低密度碼NOMA系統中設計了的最佳稀疏RE映射和功率分配模式；首先基于低密度碼的NOMA系統中，基站匹配N個用戶共享M個子載波，由于用戶距離基站距離不同，這些用戶具有不同的大尺度衰落，由于小尺度衰落，對于特定用戶而言，其在每個子載波的信道參數也不同；基站可以獲得用戶的完整的信道狀況信息，根據信道狀況信息制定受稀疏性和功率約束的和速率優化問題，通過懲罰目標函數的稀疏性約束將其轉化為一系列凸問題，并通過一種迭代算法，得到了資源分配方案，基站將分配方案反饋給用戶，用戶按照接收到的資源分配方案進行RE映射和功率分配，一種低密度碼的NOMA中信道狀況優化的資源分配方法，包括以下步驟：

步驟1：基站對將采用相同M個子載波發送數據的N個用戶進行信道估計，獲得其信道信息，其中第i個用戶在第j個子載波的信道狀況信息表示為h_i,j；

步驟2：基站根據獲得的信道狀況信息計算N個用戶在M個子載波上能達到的和容量，為：

其中，S＝[s₁,s₂,…,s_N]為需要設計的資源分配矩陣，σ²為噪聲功率譜密度，s_i,j為S第i行第j列的元素，表述第i個用戶將在第j個子載波上傳輸信號的功率，當s_i,j＝0時，第i個用戶不在第j個子載波上傳輸信號；log表示對數操作；

步驟3：基站在考慮到接收機復雜度需要在可接受范圍，因此基站設置一個最大值n_max，并獲得接收機復雜度約束如下公式(2)所示：

其中，為S的第j列，為的0范數，即中非0元素的個數；

步驟4：基站考慮到每個用戶發送功率需受到用戶的最大可發送功率的限制，因此獲得功率約束如下公式(3)：

步驟5：基站在步驟3和步驟4的約束條件下，獲得最大化和容量的優化問題，如公式(4)：

步驟6：基站設置一個函數其中為中最大的n_max個元素的和，表達式為|·|_[i]為向量中第i大的元素，建立新的優化目標函數其中μ_j為懲罰系數且因此可以將步驟5中的優化問題轉換為公式(5)：

步驟7：基站通過迭代解決步驟6中得到的優化問題，設置迭代因子t＝0，初始化迭代時所需的最大迭代次數t_max和判斷迭代終止所需的差錯閾值δ，隨機初始化滿足條件||s_i||₁≤P,0≤i≤N與s_i,j≥0的矩陣S⁰；

步驟8：基站計算得到向量其中：

根據向量再計算得到關于R_sum(S)在S^t附近的近似函數其表達式為(6)：

步驟9：基站利用凸優化工具解決下述公式(7)的凸問題：

得到對該問題的一個最優解S^*；

步驟10：令r^t等于argmax_0≤r≤1R_sum(S^t+r(S^*-S^t))，得到第t次迭代的解S^t+1；

步驟11：令t＝t+1，如果t＝t_max或者||S^t+1-S^t||₂δ，則輸出S^t+1為優化后的資源分配矩陣，否則轉至步驟8；

步驟12：基站按照獲得的資源分配矩陣調度用戶按照資源分配矩陣進行資源塊映射和功率分配；

至此，從步驟1到步驟12，完成了一種低密度碼的NOMA中信道狀況優化的資源分配算法。