[發明專利]NOMA系統中的功率分配方法

有效

• 申請號: 201810876307.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108616997B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 田心記;李曉靜
• 申請（專利權）人: 深圳市創仁水務科技有限公司
• 主分類號: H04W72/08
• 分類號: H04W72/08
• 代理公司: 杭州知管通專利代理事務所(普通合伙) 33288
• 代理人: 尉敏

本發明公開了NOMA系統中一種最大化最低用戶速率的功率分配方法，適用于包括1個基站和2K個用戶的單天線下行NOMA系統，且基站和用戶都配置單天線。基站根據信道條件以及每個用戶的速率需求計算每個用戶所需的最低功率以及每個簇所需的最低功率，推導每個簇的用戶最低信干噪比與該簇的總功率之間的關系，以每個簇所需的最低功率以及所有簇需要的總功率作為約束條件，建立使得最低用戶速率最大化的功率分配優化問題，在求解該問題的過程中，首先為每個簇分配滿足速率需求的初始功率，然后通過多次調整部分簇的功率得到用戶最低信干噪比最大化時每個簇的功率，然后為每個用戶分配功率。

技術領域

本發明屬于通信領域，尤其涉及NOMA系統中的功率分配方法。

背景技術

移動通信中的多址技術包括時分多址、頻分多址、碼分多址和空分多址，分別對時域、頻域、碼域和空間資源進行復用，不但能容納更多的用戶，還提高了系統傳輸速率。2014年提出了非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)通過功率域復用，進一步提高了頻譜效率，在學術界和工業界獲得了廣泛的關注。

NOMA系統中，將用戶分為多個簇，每個簇至少包含兩個用戶。同一簇的用戶占用相同的時頻資源。同一個簇內信道較好的用戶稱為近用戶，信道較差的用戶稱為遠用戶。對于下行鏈路而言，基站為近用戶分配較低的功率，為遠用戶分配較高的功率，然后將發送給同一簇的兩個用戶的信號疊加在一起并且發送出去。近用戶首先檢測遠用戶的期望接收信號，并且消除這些信號對其接收信號造成的干擾，然后再檢測自身的期望接收信號。遠用戶直接檢測期望接收的信號。NOMA系統中，合理地功率分配能滿足用戶的速率需求，提高吞吐量，是NOMA中的關鍵技術之一。

國內外很多學者對NOMA中的功率分配方法進行了研究。這些研究中，大多假設基站為每個簇分配相等的功率，以最大化系統總速率或吞吐量為目標為每個用戶分配功率。然而，每個簇中的用戶的信道條件差別甚大，信道條件較好的簇需要少量的功率就能滿足用戶的速率需求，信道條件較差的簇需要較高的功率才能滿足用戶的速率需求，因此若為每個簇分配相等的功率，不但會造成部分簇內功率資源的浪費，還可能無法滿足部分用戶的速率需求。此外，若功率分配的目標是最大化系統總速率或吞吐量，則會為信道好的用戶分配較高的功率且為信道差的用戶分配少量的功率，這樣會造成資源分配的不均勻，部分用戶的服務質量較差。

發明內容

綜上所述，本發明提出了NOMA系統中的功率分配方法，適用于包括1個基站和2K個用戶的下行NOMA系統，且基站和用戶都配置單天線。

實現本發明的技術思路是：基站根據信道條件以及每個用戶的速率需求計算每個用戶所需的最低功率以及每個簇所需的最低功率，推導每個簇的用戶最低信干噪比與該簇的總功率之間的關系，以每個簇所需的最低功率以及所有簇需要的總功率作為約束條件，建立使得最低用戶速率最大化的功率分配優化問題，在求解該問題的過程中，首先為每個簇分配滿足速率需求的初始功率，然后通過多次調整部分簇的功率得到用戶最低信干噪比最大化時每個簇的功率，然后為每個用戶分配功率。

本發明的技術方案是，NOMA系統中的功率分配方法，適用于包括1個基站和2K個用戶的下行NOMA系統，且基站和用戶都配置單天線，步驟如下：

A，基站根據自身到2K個用戶的信道將用戶分簇，每個簇包含兩個用戶，共分為K個簇，分別用u_k1和u_k2表示第k個簇的用戶，k＝1,2,…,K，基站到u_k1和u_k2的信道增益分別為h_k1和h_k2，|h_k1|≥|h_k2|，基站為每個簇分配一個子頻段，簇間子頻段正交；