[發(fā)明專利]一種用于多小區(qū)系統(tǒng)的廣義速率分割多址接入方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010053298.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111314932B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張佳;張京華;孫建德
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W52/24;H04W52/34
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

1.一種用于多小區(qū)系統(tǒng)的廣義速率分割多址接入方法，具體包括以下步驟：

1)基于廣義速率分割多址接入G-RSMA建立多小區(qū)系統(tǒng)模型

在下行傳輸鏈路多小區(qū)多用戶MISO系統(tǒng)中，假設(shè)小區(qū)的數(shù)量為N，每個小區(qū)的中間位置有一個配置N_t個天線的基站并且每個小區(qū)隨機分布K_n個單天線用戶，采用G-RSMA作為用戶接入策略，在每個小區(qū)中，基站傳輸信息給K_n個單天線用戶；

在基站端，應(yīng)用G-RSMA進行信息傳輸，把發(fā)送給用戶的信息拆分成公共和私有部分，小區(qū)內(nèi)的所有用戶的公共部分疊加編碼成一個通用信息，然后進一步編碼成通用數(shù)據(jù)流，每個私有信息獨立編碼成私有數(shù)據(jù)流；

在接收端，用戶通過連續(xù)干擾消除SIC進行解碼，每個用戶通過將所有私有數(shù)據(jù)流視為噪聲來解碼通用數(shù)據(jù)流；移除解碼后的通用數(shù)據(jù)流后，每個用戶解碼各自的私有數(shù)據(jù)流；

信號構(gòu)建基于G-RSMA：

定義并假設(shè)；基站n的發(fā)送信息定義為可以表示為

其中是基站n的波束成形矩陣，和分別是通用數(shù)據(jù)流和私有數(shù)據(jù)流的波束成形向量；用戶u_n,k接收信息表示為

其中表示基站i和用戶u_n,k之間的信道響應(yīng)向量，表示基站n傳輸?shù)接脩魎_n,k的信號和z_n,k～CN(0,σ²)是高斯白噪聲(AWGN)；

基站n的傳輸功率表示為

其中P_n是基站n的最大傳輸功率；

用戶的可達速率：

基于公式(2)，用戶解碼通用信息的信干噪比(SINR)表示為

其中表示小區(qū)內(nèi)部干擾，表示小區(qū)間的干擾；為了確保小區(qū)n的所有用戶都能成功解碼通用數(shù)據(jù)流，通用數(shù)據(jù)流的通用數(shù)據(jù)速率必須滿足下面要求：

其中B是多小區(qū)系統(tǒng)中每個基站共享的總的傳輸帶寬；根據(jù)G-RSMA解碼原理，被小區(qū)n的所有用戶共享；定義作為用戶u_n,k的通用速率，得到：

移除通用數(shù)據(jù)流之后，用戶u_n,k解碼私有數(shù)據(jù)流基于下面的SINR：

其中表示移除通用數(shù)據(jù)后剩余小區(qū)內(nèi)的干擾；因此，用戶u_n,k的私有數(shù)據(jù)流的可達數(shù)據(jù)速率：

用戶u_n,k的總體可達數(shù)據(jù)速率：

2)通過同時最大化能量效率EE和頻譜效率SE來實現(xiàn)系統(tǒng)中EE-SE權(quán)衡，構(gòu)建的優(yōu)化問題如下：

利用小區(qū)n內(nèi)基站n發(fā)送給用戶u_n,k的數(shù)據(jù)信息s_n，基站與用戶u_n,k的信道h_n,n,k和基站的最大傳輸功率P_n，小區(qū)內(nèi)用戶u_n,k接受的信號y_n,k，在多小區(qū)系統(tǒng)中，在功率約束條件和通用速率的約束條件下，同時最大化能量效率EE和頻譜效率SE，得到下式：

其中p_tot是整個系統(tǒng)的傳輸功率，η∈(0,1)表示功率放大器效率，電路功率P_cir＝N_tP_dyn+P_sta，其中P_dyn是睡眠模式下的動態(tài)功率消耗，P_sta是冷卻系統(tǒng)和電源功耗；R_n,k是用戶u_n,k的總體可達數(shù)據(jù)速率，表示小區(qū)n的通用速率，{α_n,n∈N}是確保小區(qū)間速率公平性的權(quán)重，{λ_n,k,k∈K_n,n∈N}是表示用戶之間相對重要性的權(quán)重，B是多小區(qū)系統(tǒng)中每個基站共享的總的傳輸帶寬；

3)將上述的多目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成單目標優(yōu)化問題并求解

將上述的多目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為獲得理想的頻譜效率SE同時最大化能量效率EE的單目標優(yōu)化問題，通過連續(xù)凸近似SCA將非凸的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成凸優(yōu)化問題，求解后得到最優(yōu)的預(yù)編碼矩陣和通用速率向量。