[發(fā)明專利]基于用戶中繼的協(xié)作NOMA系統(tǒng)用戶誤碼性能分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910033045.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN109600817B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李素月;王安紅;武迎春;李東紅;王海東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/22
• 分類號(hào): H04W40/22;H04W52/24;H04B17/382;H04B7/026
• 代理公司: 北京國(guó)坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 趙紅霞

1.一種基于用戶中繼的協(xié)作NOMA系統(tǒng)多用戶誤碼性能分析方法，其特征在于：按照以下步驟實(shí)現(xiàn)：

S1、基站BS根據(jù)大尺度衰落，對(duì)用戶的強(qiáng)弱進(jìn)行排序，選擇最強(qiáng)的用戶作為中繼，基站利用NOMA技術(shù)，確定功率分配系數(shù)，發(fā)射多用戶疊加信號(hào)給強(qiáng)用戶，基站把疊加后的信號(hào)傳送給最優(yōu)中繼，其中s₁,s₂分別表示強(qiáng)用戶和弱用戶的發(fā)射信號(hào)，α₁和α₂表示強(qiáng)用戶和弱用戶的功率分配系數(shù)，且α₂+α₁＝1，α₂＞α₁，P_s表示基站總功率；

S2、選擇強(qiáng)用戶作為中繼，強(qiáng)用戶進(jìn)行能量收集和信息接收；依據(jù)順序統(tǒng)計(jì)量理論，計(jì)算出強(qiáng)用戶信道的順序統(tǒng)計(jì)量，根據(jù)強(qiáng)用戶的接收信號(hào)，利用概率論和微積分的數(shù)學(xué)理論，推導(dǎo)出強(qiáng)用戶的解析的閉式PEP表達(dá)，關(guān)于強(qiáng)用戶的信息接收和性能分析步驟如下：

S201、強(qiáng)用戶1的信息接收機(jī)對(duì)基站發(fā)送的信息進(jìn)行處理，利用SIC，先譯碼弱用戶2的信息，從其接收表達(dá)式中減去用戶2的干擾，恢復(fù)自身的信息；

S202、根據(jù)強(qiáng)用戶的接收表達(dá)式，推導(dǎo)出瑞利衰落信道下強(qiáng)用戶的條件PEP的誤碼Q函數(shù)表達(dá)式，接著基于順序統(tǒng)計(jì)量理論，利用概率論和微積分等數(shù)學(xué)處理，獲得強(qiáng)用戶的解析PEP表達(dá)式，具體地，強(qiáng)用戶的信息接收信號(hào)為：

由此可獲得強(qiáng)用戶的條件PEP表達(dá)式：

其中，ω₁＝|h_s1|表示基站BS到強(qiáng)用戶1的信道幅值，服從瑞利分布，h_s1表示基站BS到用戶1的信道衰落增益，h_s1服從均值為0，方差為σ²的復(fù)高斯分布，σ²表示信道方差，表示等效噪聲；

β₁為包含成對(duì)誤差的用戶1接收增益系數(shù)，系數(shù)這里ρ∈(0,1)表示能量收集功率因子，ρ′＝1-ρ則表示信息轉(zhuǎn)發(fā)功率因子，用戶1的成對(duì)誤差表示檢測(cè)到的強(qiáng)用戶的錯(cuò)誤信號(hào)，用戶2的干擾消除誤差表示檢測(cè)到的弱用戶的錯(cuò)誤信號(hào)，σ_n是零均值的高斯白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)方差，表示取實(shí)部的操作；

用戶1接收噪聲標(biāo)準(zhǔn)方差

強(qiáng)用戶是基站通過排序選擇出來(lái)的，則強(qiáng)用戶的信道順序統(tǒng)計(jì)量為：

其中，二項(xiàng)式系數(shù)通過積分運(yùn)算，可獲得強(qiáng)用戶無(wú)條件的解析PEP為：

因此，強(qiáng)用戶最終的閉式PEP表達(dá)式為：

S3、強(qiáng)用戶1對(duì)來(lái)自BS的信號(hào)進(jìn)行能量收集，并基于收集的能量幫助弱用戶轉(zhuǎn)發(fā)信息；

S4、弱用戶收到來(lái)自強(qiáng)用戶的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，考慮放大轉(zhuǎn)發(fā)AF和譯碼轉(zhuǎn)發(fā)DF兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式，根據(jù)弱用戶的接收信號(hào)，利用概率論和微積分的數(shù)學(xué)理論，分別推導(dǎo)出AF或DF模式下弱用戶的解析的閉式PEP表達(dá)，該推導(dǎo)過程主要分為以下兩種情況：

S401、AF情況，弱用戶的條件PEP可計(jì)算為：

其中，AF放大因子強(qiáng)用戶1收集的能量P₁＝ηρσ²P_s，這里η～(0,1]表示能量轉(zhuǎn)換效率；

可進(jìn)一步表示為

其中ω₂＝|h₂₁|表示強(qiáng)用戶1到弱用戶2的信道幅值，包含成對(duì)誤差的用戶2接收增益系數(shù)

用戶2接收噪聲標(biāo)準(zhǔn)方差

利用強(qiáng)用戶信道的順序統(tǒng)計(jì)量f_s(ω₁)，解關(guān)于ω₁和ω₂的二重積分，可獲得弱用戶解析的無(wú)條件PEP閉式表達(dá)式：

其中的系數(shù)分別為

此外，K_v(·)表示第二類修正的v階貝塞爾函數(shù)；

S402、DF情況，弱用戶在給定信道條件下的PEP概率為

其中

接下來(lái)，利用二重積分，獲得無(wú)條件的PEP表達(dá)式

其中，和

S5、基于理論的PEP表達(dá)式，計(jì)算各用戶的BER聯(lián)合界，完成系統(tǒng)性能分析。