[發(fā)明專利]MUSA下行鏈路的綜合考慮信道容量和誤碼率的功率分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011390355.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN112492676B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳少川;張浩然;李壯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);北京機(jī)電工程總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): H04W52/14
• 分類號(hào): H04W52/14;H04W52/24;H04W52/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 劉士寶

MUSA下行鏈路的綜合考慮信道容量和誤碼率的功率分配方法，涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，是為了解決現(xiàn)有的NOMA系統(tǒng)的功率分配方法難以準(zhǔn)確地估計(jì)出來(lái)信道增益，以及分配方法復(fù)雜的問(wèn)題。本方法綜合考慮信道容量以及誤碼率性能，有效性和可靠性都能得到保障。本方案提出的功率分配算法，只需要在MUSA系統(tǒng)中上行發(fā)送導(dǎo)頻，進(jìn)而較為準(zhǔn)確地估計(jì)出來(lái)信道增益，就可以對(duì)下行的用戶進(jìn)行功率分配，方法簡(jiǎn)單，計(jì)算復(fù)雜度較低，易于實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及非正交多址技術(shù)下的功率分配技術(shù)。

背景技術(shù)

MUSA

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線接入設(shè)備的數(shù)量和數(shù)據(jù)流量的消耗將呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。在先前的無(wú)線通信系統(tǒng)中，均使用正交多址接入技術(shù)(OMA)。但是，由于在OMA技術(shù)中給不同用戶分配的資源需要保持正交，因此能夠共享相同信道資源的用戶數(shù)量是受限的。為了應(yīng)對(duì)這樣的局限性，有研究學(xué)者提出了非正交多址接入技術(shù)(NOMA)技術(shù)。該技術(shù)能夠提升系統(tǒng)的容量同時(shí)提高系統(tǒng)的頻譜效率，以便可以更高效率的完成通信。NOMA的基本思想是以引入用戶間的干擾為代價(jià)，以達(dá)到不同用戶在信道資源上的共用。多用戶共享接入(MUSA)技術(shù)是中興通訊提出的一種碼域的NOMA技術(shù)。在該技術(shù)中，各用戶的調(diào)制符號(hào)通過(guò)復(fù)數(shù)擴(kuò)展序列擴(kuò)展可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶數(shù)據(jù)的疊加傳輸。此外，該技術(shù)利用了串行干擾消除(SIC)技術(shù)，來(lái)完成多用戶檢測(cè)，SIC的原理是將其他用戶數(shù)據(jù)視作待檢測(cè)用戶數(shù)據(jù)的干擾。MUSA由于其復(fù)數(shù)序列的多樣性和低互相關(guān)性，非常適用于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。

在MUSA技術(shù)中，各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)使用復(fù)數(shù)多元碼序列來(lái)區(qū)分不同的用戶，不同用戶所使用的碼序列不需要保證完全正交。因此MUSA技術(shù)在接收端會(huì)存在由于非正交所帶來(lái)的多址干擾(MAI)，為了應(yīng)對(duì)MAI，MUSA技術(shù)在接收端采用干擾消除技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)用戶數(shù)據(jù)的檢測(cè)接收，以便恢復(fù)出各個(gè)用戶發(fā)射的數(shù)據(jù)。同時(shí)在非正交多址技術(shù)中，干擾消除技術(shù)的如何應(yīng)用與系統(tǒng)中用戶發(fā)射功率的分配情況有很大關(guān)系。

功率分配方法

MUSA系統(tǒng)在發(fā)射端各個(gè)用戶選用復(fù)數(shù)多元序列對(duì)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，各用戶擴(kuò)展之后的數(shù)據(jù)可以疊加傳輸，然后在接收端采用MMSE-SIC完成多用戶檢測(cè)。在SIC檢測(cè)中，需要首先計(jì)算各用戶的SINR，先檢測(cè)SINR最大的用戶的數(shù)據(jù)。這是由于SIC檢測(cè)具有誤碼傳播現(xiàn)象，即前面檢測(cè)用戶數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)影響后面用戶數(shù)據(jù)的檢測(cè)，因此需要確保前面檢測(cè)用戶數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。而功率分配則直接影響著各用戶的SINR，影響接收端用戶的MAI，進(jìn)而影響MUSA系統(tǒng)接收端的檢測(cè)性能。因此，需要分析討論功率分配對(duì)MUSA系統(tǒng)性能的影響。

針對(duì)NOMA系統(tǒng)的功率分配，研究發(fā)現(xiàn)其會(huì)影響NOMA系統(tǒng)的遍歷和速率以及中斷概率，為此，業(yè)界提出了一些新的功率分配方案，在保證NOMA系統(tǒng)性能優(yōu)于OMA性能的同時(shí)，也保證了不同用戶之間的公平性。然而，對(duì)于MUSA系統(tǒng)的功率分配方案鮮少有人研究，而且NOMA系統(tǒng)功率分配的研究只針對(duì)和速率以及中斷概率，未能綜合考慮功率分配對(duì)系統(tǒng)的誤碼率性能產(chǎn)生的影響。

現(xiàn)有的功率分配方法，進(jìn)而較為難以準(zhǔn)確地估計(jì)出來(lái)信道增益，分配方法復(fù)雜，計(jì)算復(fù)雜度較高，不易于實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的NOMA系統(tǒng)的功率分配方法難以準(zhǔn)確地估計(jì)出來(lái)信道增益，以及分配方法復(fù)雜的問(wèn)題，從而提供一種MUSA下行鏈路的綜合考慮信道容量和誤碼率的功率分配方法。

MUSA下行鏈路的綜合考慮信道容量和誤碼率的功率分配方法，其特征是：在MUSA下行多用戶的場(chǎng)景下，它包括以下步驟：

步驟一、基站從無(wú)線信道接收MUSA上行鏈路發(fā)射的各用戶的發(fā)射信號(hào)，所述各用戶的發(fā)射信號(hào)分別插入有導(dǎo)頻信號(hào)；

步驟二、基站根據(jù)步驟一中所述各用戶的發(fā)射信號(hào)中的導(dǎo)頻進(jìn)行信道估計(jì)，獲得各用戶的信道增益h；

步驟三、基站對(duì)各個(gè)用戶的信道增益進(jìn)行排序，將各用戶調(diào)整為：