[發明專利]MIMO系統中基于非正交多址的能效功率分配方法

有效

• 申請號: 202010184986.8
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111405584B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 蔡麗娟;李云;吳廣富
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種MIMO系統中基于非正交多址的能效功率分配方法，其特征在于，

將小區內的用戶作為買方，基站作為賣方；

以最大化用戶能效為目標，以滿足每個用戶的功率限制、系統最大功率約束、用戶間公平性約束以及用戶服務質量約束為條件，構建買方的效用優化模型和賣方的效用最優化模型；

內層迭代過程：采用拉格朗日乘子法和次梯度迭代算法求解出買方的最優功率購買策略；將買方的最優功率購買策略代入賣方的效用最優化模型中，利用凸優化方法求解出賣方的最優價格制定策略；根據賣方的最優價格制定策略，基站和用戶雙方進行博弈達到均衡，得到用戶功率值；

外層迭代過程：采用Dinkelbach算法更新輔助變量，根據內層迭代得到的用戶功率值計算用戶的最優能效值，將系統內所有用戶的最優能效值之和作為系統的能效值，

將該系統的能效值對應的用戶功率值分配給用戶；

所述買方的效用優化模型為：

Subject to:

C1:

C2:

C3:

C4:

C5:

其中，p_m.l為基站分配給用戶UE_m,l的功率值，L表示每簇內的用戶數，M表示用戶分簇數，P_tot為基站的總功率，h_m,l為用戶UE_m,l的等效信道增益，p_m,k是基站為第m簇中的第k個用戶分配的功率值，R_OMA為在相同基站總功率情況下用戶UE_m,l可在正交多址系統中獲得的吞吐量大小，G為系統內用戶的總數，δ²為高斯白噪聲的方差值；

所述賣方的效用最優化模型為：

其中，U_BS^m,l表示基站針對用戶UE_m,l的效用函數，λ_m,l為基站向用戶UE_m,l出售一單位功率的價格；

所述采用拉格朗日乘子法和次梯度迭代算法求解出買方的最優功率購買策略p_m,l^*包括：

其中，λ_m,l為基站向用戶UE_m,l出售一單位功率的價格，p_c為每個用戶的固定功率消耗，t'_m,l＝u_m,l+β_m,l+ω_m,l-γ_m,l，u_m,l，ω_m,l，β_m,l，γ_m,l分別為約束條件C2、C3、C4、C5的拉格朗日乘子，；η_m,l為UE_m,l在第m簇的串行干擾殘留系數，為用戶UE_m,l的檢測矩陣的共軛轉置；

所述利用凸優化方法求解出賣方的最優價格制定策略包括：

所述采用Dinkelbach算法更新輔助變量包括：

當外層迭代收斂時，有R_m,l-t_m,l(p_c+p_m,l)-λ_m,lp_m,l(p_c+p_m,l)＝0，此時得到的能效值即為用戶的最優能效值；R_m,l表示第m簇中的第l個用戶UE_m,l的吞吐量；

所述將系統內所有用戶的最優能效值之和作為系統的能效值包括：

其中，EE表示系統的最終能效值，EE_m,l為第m簇中的第l個用戶UE_m,l的能效值。