[發(fā)明專利]基于非正交多址技術(shù)的星地聯(lián)合波束形成和功率分配方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010147087.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111447631A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林敏;袁祖霞;劉笑宇;孔槐聰;吳曉歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02;H04W52/30;H04W52/38;H04B7/185;H04L29/08
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.基于非正交多址技術(shù)的星地聯(lián)合波束形成和功率分配方法，其特征在于，包括以下過程：

以信道增益和信道相關(guān)性為指標(biāo)，對(duì)地面蜂窩用戶進(jìn)行分簇；

所述地面蜂窩用戶分簇后，按照預(yù)定的約束條件，以所述星地聯(lián)合系統(tǒng)的和速率最大化為準(zhǔn)則，建立優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)；

將所述優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成含有迭代變量的凸優(yōu)化問題；

通過求解所述凸優(yōu)化問題，計(jì)算得到衛(wèi)星及基站處的最優(yōu)波束形成權(quán)矢量和功率分配因子，并按照波束生成結(jié)果為衛(wèi)星和基站分配發(fā)射功率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非正交多址技術(shù)的星地聯(lián)合波束形成和功率分配方法，其特征在于，所述對(duì)所述地面蜂窩用戶進(jìn)行分簇，包括如下步驟：

步驟1、將全部所述蜂窩用戶K放入一個(gè)集合中S中，設(shè)待分組第m簇集合為S_m，初始化m＝0；

步驟2、將滿足c_i,j≥ρ，ζ_i,j≥γ條件的蜂窩用戶構(gòu)成一個(gè)新集合G_m，定義NOMA效用函數(shù)計(jì)算d_ij最大值，并獲得相應(yīng)的蜂窩用戶j；

其中，ρ為預(yù)設(shè)的相關(guān)閾值，γ為信道增益差分閾值，c_i,j為信道相關(guān)性，ζ_i,j為信道增益差分值，h_i,h_j表示蜂窩用戶i，j的信道增益；

步驟3、將G_m集合中的第i個(gè)蜂窩用戶移到第m簇集合S_m中，更新第i個(gè)蜂窩用戶順序如果集合S_m中存在不能滿足相關(guān)閾值ρ和信道增益差分閾值γ要求的蜂窩用戶，重復(fù)步驟2，并將該蜂窩用戶從集合S_m中刪除；

步驟4、重復(fù)步驟3，直到集合G_m＝0，至此第m簇集合S_m構(gòu)成；

步驟5、將第m簇集合S_m中的蜂窩用戶從集合S中移除，回到步驟2，直到集合S為空，即所有K個(gè)蜂窩用戶都被分配到蜂窩用戶配對(duì)簇中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非正交多址技術(shù)的星地聯(lián)合波束形成和功率分配方法，其特征在于，所述約束條件為：第l個(gè)地面站信干噪比γ_l和第m簇第k個(gè)蜂窩用戶信干噪比γ_m,k分別大于閾值門限Λ_l，Λ_m,k，衛(wèi)星天線發(fā)射功率不大于P_s,j、基站天線發(fā)射功率不大于P_b,i；其中，P_s,j為衛(wèi)星天線第j根天線功率，P_b,i為基站天線第i根天線功率。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于非正交多址技術(shù)的星地聯(lián)合波束形成和功率分配方法，其特征在于，所述優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，M為蜂窩用戶總簇?cái)?shù)，K_m為第m簇蜂窩用戶總數(shù)，L為地面站總數(shù)，R_m,k為第m簇第k個(gè)蜂窩用戶的接收信號(hào)可達(dá)速率，R_l為地面站接收信號(hào)可達(dá)速率，w_s為衛(wèi)星對(duì)地面站波束形成權(quán)矢量，w_m為基站對(duì)蜂窩用戶波束形成權(quán)矢量，為基站天線第i根天線波束形成權(quán)矢量平方，為衛(wèi)星天線第j根天線波束形成權(quán)矢量平方，N_b為基站天線總數(shù)，N_s為衛(wèi)星天線總數(shù)，α_m,k為第(m,k)蜂窩用戶功率分配因子。