[發明專利]一種下行MIMO-NOMA網絡下的資源分配方法

有效

• 申請號: 201910245323.X
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109922487B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 朱曉榮;張曉逸
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04;H04B7/0413
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發明公開了一種下行MIMO?NOMA網絡下的資源分配方法，以用戶的信道狀態信息分析為基礎，進行用戶分簇，以下行MIMO?NOMA網絡下的多維資源分配研究為主線，綜合考慮空間、頻譜和功率等多維資源，以有效容量衡量網絡性能，建立下行MIMO?NOMA網絡下的多維資源分配模型，利用交替迭代優化理論的可收斂和低復雜度特性，快速地實現了最優的多維資源分配。本發明充分考慮到波束指向性和業務多樣性等特點，以用戶分簇滿足波束的指向性，以有效容量滿足業務的多樣性，實現下行MIMO?NOMA網絡下的多維資源分配。

技術領域

本發明涉及一種下行MIMO-NOMA網絡下基于用戶分簇的多維資源分配方法，屬于網絡資源分配技術領域。

背景技術

5G是面向2020年以后移動通信需求發展的新一代移動通信系統，根據移動通信的發展規律，5G需要具有更高的頻譜效率和網絡容量來滿足指數式增長的用戶需求。非正交多址接入(Non-orthogonal multiple access,NOMA)作為5G的備選多址接入技術，能夠有效地提高頻譜效率。與傳統的正交多址接入(Orthogonal multiple access,OMA)不同，NOMA通過功率域復用使得多用戶能夠共享同一時頻資源，同時在接收端采用串行干擾消除技術(Successive interference cancellation,SIC)逐級解碼得到信號，消除同時同頻干擾。

多輸入多輸出技術(Multiple-input multiple-output,MIMO)通過在發射端和接收端使用多天線傳輸實現空間復用，在不增加頻譜資源和發射功率的前提下提高了網絡容量。為了進一步提升NOMA的性能，MIMO技術被應用到NOMA中形成了MIMO-NOMA網絡。該網絡相比傳統的LTE網絡增加了空間域和功率域的資源復用，通過性能優越的資源分配算法可以顯著地提高頻譜效率和網絡容量。但是MIMO-NOMA網絡中的資源包括空間、頻譜和功率等多維資源，資源分配面臨著嚴峻的挑戰。

以用戶的信道狀態信息分析為基礎，進行用戶分簇，以下行MIMO-NOMA網絡下的多維資源分配研究為主線，綜合考慮空間、頻譜和功率等多維資源，以有效容量(Effectivecapacity,EC)衡量網絡性能，建立下行MIMO-NOMA網絡下的多維資源分配模型，對于實現最優的下行MIMO-NOMA網絡下的多維資源分配有很大的實用意義。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種一種下行MIMO-NOMA網絡下的資源分配方法，本方法以用戶的信道狀態信息分析為基礎，進行用戶分簇，以下行MIMO-NOMA網絡下的多維資源分配研究為主線，綜合考慮空間、頻譜和功率等多維資源，以EC衡量網絡性能，建立下行MIMO-NOMA網絡下的多維資源分配模型，利用交替迭代優化理論的可收斂和低復雜度特性，快速地實現了最優的多維資源分配。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種下行MIMO-NOMA網絡下的資源分配方法，包括如下步驟：

步驟1)，用戶分簇：獲取用戶的信道狀態信息和小區信息，結合用戶的信道狀態信息對各小區進行用戶分簇，使得簇內的用戶占用同一波束，共享同一時頻資源，確定最優的用戶分簇；

步驟2)，波束分配：分析波束成型過程，利用迫零波束成型理論為步驟1)得到的用戶分簇分配波束向，確定最優的波束分配量；

步驟3)，問題形成：引入EC作為衡量網絡性能的指標，以最大化用戶的EC為目標建立優化問題；

步驟4)信道分配：功率分配給定情況下，將步驟3)得到的優化問題轉換為等價的最大帶權二分圖匹配問題，并利用匈牙利算法求解得到最優的信道分配

步驟5)，功率分配：假設信道分配給定的情況下，將步驟3)得到的優化問題轉換為等價的拉格朗日對偶問題，并利用子梯度算法求解得到最優的發射功率分配；