[發明專利]適用于5G網絡NOMA系統的注水功率分配優化方法

有效

• 申請號: 201810116835.1
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108521668B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 陳殿勇;趙德勝
• 申請（專利權）人: 大唐高鴻信息通信研究院（義烏）有限公司
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26;H04W52/34;H04W72/08;H04W72/04
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

本發明提供一種適用于5G網絡NOMA系統的注水功率分配優化方法，基站根據覆蓋范圍、用戶分布及用戶數M，將子載波的功率劃分成M個功率區塊，構建每個子載波的功率區塊向量，構建由N個子載波為行、M個用戶的功率區塊為列組成的子載波功率分配矩陣；基于子載波功率分配矩陣，將功率分配優化目標確定為在第k個功率區塊獲得子載波的最大傳輸速率；將未分配的功率區塊的功率分配為0，已分配的功率區塊中信噪比最差的功率分配為最小功率，采用線性注水功率分配算法，計算得到同一子載波上所有功率區塊的功率；進而計算得到所有用戶在各子載波上的功率。本發明能夠實現各用戶在各子載波上的功率分配的快速及優化，提高整個通信系統的性能。

技術領域

本發明涉及一種適用于5G網絡NOMA系統的注水功率分配優化方法，屬于移動通信技術領域。

背景技術

第四代移動通信技術(4G)的多址復用方式基于正交頻分多址接入技術(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA)，從多用戶信息論的角度看，正交頻分多址方式只能達到多用戶容量界的內界。第五代移動通信技術(5G)定位于頻譜效率更高、速率更快、容量更大的無線網絡，需要研究更加先進的多址接入技術以獲得更高的頻譜效率。

在現有5G網絡的多址接入技術研究中，非正交多址(Non-Orthogonal MultipleAccess，NOMA)被認為是非常有前途的一種方案。NOMA可以在功率域由多個用戶共享，將一個子載波分配給多個用戶。在某些場景中，比如遠近效應場景和廣覆蓋多節點接入場景，采用功率復用的非正交接入多址方式相較于傳統的正交接入有明顯的性能優勢，更適合未來通信系統的部署。NOMA在接收端系統采用干擾消除(Successive InterferenceCancellation，SIC)技術區分不同用戶，具有更高的頻譜利用率。

NOMA系統的功率分配算法是技術核心之一，發送端的功率分配將直接影響接收端解碼的性能和用戶的信道容量?，F有的功率分配方法主要包括：

經典注水功率算法，其不采用直接求解拉格朗日因子的方法去求解各子載波上所分配的功率，而是對注水線賦初值，并用迭代的方法找到最優注水線，從而完成功率分配的過程，然而，多次迭代會導致收斂時間較長，影響系統整體性能。

線性注水功率分配算法，其不需要通過多次迭代就能完成功率的最優化分配。如果某些信道狀態不理想，則在其上分配的功率會出現負值，算法在這些信道上不分配功率。而在NOMA系統中，由于每個用戶的信號分配到不同的子載波上，對于同一子載波，要求復用每個用戶的信號，這就要求不同用戶的信號功率應具有一定的差異，才能保證接收端的SIC接收機正確解調，因而，直接采用線性注水算法會出現同一載波不同用戶之間的功率差無法滿足SIC接收機正確解調的問題。

發明內容

鑒于上述原因，本發明的目的在于提供一種適用于5G網絡NOMA系統的注水功率分配優化方法，通過構建子載波功率分配矩陣，確定優化目標，采用線性注水功率分配算法計算得到功率，能夠實現各用戶在各子載波上分配功率的快速及優化，提高整個通信系統的性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種適用于5G網絡NOMA系統的注水功率分配優化方法，其特征在于，包括：