[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

本發明公開了一種使用NOMA和D2D組的通信系統功率分配方法，該方法包括以下步驟：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；基站根據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，并分別轉發給D2D發送端和中繼；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；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；該方法計算復雜度低，適用于D2D用戶組與蜂窩用戶復用上行頻譜資源的情況，通過功率分配使得系統的中斷概率最小，提高了系統性能。

技術領域

本發明涉及一種通信系統，具體的說是一種通信系統功率分配方法，屬于資源分配技術領域。

背景技術

D2D通信又稱端對端通信，是指通信網絡中近鄰設備之間直接交換信息的通信，D2D技術能夠提升頻譜利用率和吞吐量，擴大網絡容量，保證通信網絡能更為靈活、智能、高效地運行，為大規模網絡的零延遲通信、移動終端的海量接入及大數據傳輸開辟了新的途徑；而當D2D用戶之間距離過遠或信道衰落嚴重時，由于發射功率受限，信噪比和服務質量很難得到保證，此時就需要引入中繼，將中繼引入到D2D中后，不僅能夠滿足過遠或信號衰落嚴重時的信噪比和服務質量，而且還能夠通過調節中繼轉發時的發射功率，使得整個系統獲得最大的性能；但是在引入中繼的同時，D2D傳輸由一個時隙變為兩個時隙，這就導致了頻譜資源利用率的下降。

NOMA技術又稱非正交多址技術，它的提出是為了在滿足用戶體驗需求的前提下，更加高效的利用頻譜資源；NOMA的基本思想是在發送端采用非正交發送，主動引入干擾信息，在接收端通過串行干擾消除接收機實現正確解調。雖然采用SIC技術的接收機復雜度有一定的提高，但是可以很好的提高頻譜效率，用提高接收機的復雜程度來換取頻譜效率。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術中存在的上述問題，提出一種使用NOMA和D2D組的通信系統功率分配方法，可很容易求出最優功率分配的系數，減少了計算的復雜度。

本發明提供一種使用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；

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。

作為本發明的進一步限定：在S1步驟中，所述的理想信道按照如下方式建模：設系統中各個設備均是單天線，定義h_ij表示設備i與設備j之間的信道增益，i和j為B，C，R，D，R1，R2時分別表示基站，蜂窩用戶，中繼，D2D發送端，D2D遠接收端，D2D近接收端，將這些設備之間的信道建模為瑞利信道。