[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

本發明提出一種低密度碼的NOMA中信道狀況優化的資源分配方法，屬于無線通信領域。本發明方法通過匹配用戶間將存在不同信道狀況這一現象，提出一種可以最大化系統和速率的資源分配方式，即通過基站獲得的用戶的信道狀況信息，在保證稀疏性約束和功率約束的條件下，建立最大化和速率的優化問題，并通過轉化該非凸優化問題為一系列凸問題，并通過迭代算法解決，獲得近似最優的RE映射和功率分配方案。相對于現有的資源分配方法，提高了低密度碼NOMA系統的和速率，并且提高了塊錯誤率(BLER)性能。

技術領域

本發明涉及一種低密度碼的NOMA中信道狀況優化的資源分配方法，屬于無線通信領域。

背景技術

非正交多址接入(non-orthogonal multiple access，NOMA)旨在支持大量設備間的高頻譜效率數據傳輸，被廣泛認為是第五代(5G)無線通信網絡中無線接入設計的關鍵技術。NOMA背后的核心思想是將多個用戶的信號疊加在相同的無線資源上，并采用先進的多用戶接收機來區分疊加信號。在多種NOMA技術中，一類比較重要的NOMA技術采用低密度碼(low density signature，LDS)進行信號識別，通過利用該碼的稀疏性，可以采用基于消息傳遞算法(message passing algorithm，MPA)接收機，能夠在保證系統在可以承受的復雜度的前提下獲得很好地頻譜效率。典型的此類NOMA技術包括LDS正交頻分復用(OFDM)，非規則LDS，低密度碼多址(sparse code multiple access，SCMA)以及圖樣分多址接入(pattern division multiple access，PDMA)等。

資源分配是基于低密度碼的NOMA中的關鍵技術，它將每個用戶的信號以稀疏的方式映射到資源格(resource element，RE)上。資源分配模式可大致分為兩類：1)所有用戶的分配資源格個數相等且每個資源格上用戶個數也相等的RE映射，我們稱之為規則映射；2)用戶間分配資源格個數不相等的RE映射，我們稱之為非規則映射。合理的資源分配模式可以提高系統吞吐量，降低接收端MPA的復雜度。因此我們針對NOMA系統中的匹配到相同資源的用戶通常具有明顯不同的信道條件這一發現，設計了資源分配方案，使系統能達到更高的和容量。

在NOMA系統中資源映射模式的現有的設計，部分方案沒有根據用戶的信道條件對映射方案進行設計，部分方案將RE映射和功率分配過程解耦，分別進行設計，因此，這些設計在獲得最大系統和容量的目標上都不是最佳的。

在當前基于低密度碼的NOMA系統中，無線資源分配問題通常是令用戶在已固定模式的分配模式中進行選擇，而設計的準則通常基于計算復雜度考慮或減少用戶干擾。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的無線資源分配問題中，通常沒有考慮到用戶間存在不同的信道狀況，而用戶不同的信道狀況使得當他們采取不同的資源分配模式時會獲得不同的傳輸速率以及誤碼率性能，提出了一種低密度碼的NOMA中信道狀況優化的資源分配方法，考慮到匹配用戶間將存在不同信道狀況這一現象，提出一種可以最大化系統和速率的資源分配方式，其中包括RE映射以及功率分配的設計。

本發明的核心思想為：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,一種低密度碼的非正交多址接入系統中基于用戶信道信息的資源分配算法，包括以下步驟：