[發明專利]使用NOMA和D2D組的通信系統功率分配方法

有效

• 申請號: 201910071845.2
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109714817B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 蔡艷;柯春華;張軍;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W4/70
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳棟智

1.一種使用NOMA和D2D組的通信系統功率分配方法，其特征在于：該方法適用于帶有端對端(D2D)通信的單小區蜂窩系統，該系統包括一個基站、一個蜂窩用戶、一個中繼和一個D2D用戶組，該D2D用戶組包含1個D2D發送端和2個D2D接收端，其中一個D2D接收端與D2D發送端的距離是另一個D2D接收端與D2D發送端的距離的三倍以上，分別成為遠接收端和近接收端；使用中繼的D2D用戶組通過使用非正交多址(NOMA)的方式與一個蜂窩用戶復用上行頻譜資源，基于最小化系統中斷概率的原則來進行功率分配；在系統的一個傳輸周期內，D2D傳輸平均分為兩個時隙，第一時隙，D2D發送端發送混合信號到中繼，第二時隙，中繼將收到的信號轉發到D2D的兩個接收端；在整個傳輸周期內，蜂窩用戶一直在向基站傳輸信息；

該通信系統功率分配方法包括以下步驟：

S1：基站首先獲取各個設備之間的理想信道狀態信息和蜂窩用戶、D2D發送端、以及中繼處的發送信噪比；

S2：基站根據S1步驟所收到的信息求出系統中斷概率，基于中斷概率最小化，計算在D2D發送端和中繼處最優的功率分配系數，并將它們分別轉發給D2D發送端和中繼；所述的中斷概率表達式如下：總的中斷概率可以分為兩部分，信號x₁，x₂的中斷概率表達式分別如下：

總的中斷概率表示為：P_out＝1-(1-P_out1)(1-P_out2)

其中m₁＝β_CRρ_C,n₁＝β_DRρ_D,m₂＝β_C1ρ_C,n₂＝β_R1ρ_R,m₃＝β_C2ρ_C,n₃＝β_R2ρ_R,其中ρ_C，ρ_D，ρ_R分別為蜂窩用戶，D2D發送端，中繼處的發送信噪比，β_ij指設備i到設備j的大尺度衰落系數，γ₁和γ₂分別是信號x₁和x₂是否中斷的判決門限值，小于該判決門限值，則視為信號傳輸中斷；因為D2D發送端，中繼，蜂窩用戶的發送信噪比是已知并且固定的，且a₁+a₂＝1，b₁+b₂＝1，所以系統容量的表達式是一個關于a₁和b₁的二元函數；

所述的基站對表達式進行分析，得到最優的功率分配系數a₁和b₁采用的方法步驟如下：

S201：設定一個判決門限ε，給基站處和中繼處的功率分配系數a_old和b_old一個初始值；

S202：將a_old和b_old代入系統中斷概率的表達式，求出此時的中斷概率P_old；

S203：將b固定為b_old，通過一維搜索找出0到1之間使中斷概率最小的a，記為a_new；

S204：將a固定為a_new，通過一維搜索找出0到1之間使中斷概率最小的b，記為b_new；

S205：將a_new和b_new代入系統中斷概率的表達式，求出此時的中斷概率P_new；

S206：判斷∣P_new-P_old∣≤ε是否成立；

S207：如果∣P_new-P_old∣≤ε不成立，則將a_new和b_new的值分別給a_old和b_old；

S208：如果∣P_new-P_old∣≤ε成立，則迭代算法結束，保存當前的a_new和b_new

S3：D2D發送端利用所獲得的最優功率分配系數，采用NOMA方案發送信號到中繼；

S4：中繼收到傳來的信號后，利用所獲得的最優功率分配系數，采用NOMA方案發送信號到蜂窩用戶和D2D接收端。