[發明專利]共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法

在審

• 申請號: 202110180279.6
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112839338A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 劉文奇;朱明甫;李興旺;馬傳琦;倪水平;孫鵬;張海洋;吳銀雪
• 申請（專利權）人: 河南垂天科技有限公司
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W24/02;H04W52/24;H04W52/28
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 孫莉莉

本發明公開了一種共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法，包括步驟S1初始化參數設置，S2建立公平性功率分配優化問題，S3求解最優化問題算法，S4建立功率分配可行化問題，S5求解功率分配可行性問題。本發明屬于5G無線通信技術領域，具體是提供了一種結合NOMA和認知網絡的優勢，使得通信系統頻譜效率更高，聯合考慮和速率最優和用戶公平性，能夠很好地給出公平性和干擾折中，且復雜度較低的共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法。

技術領域

本發明屬于5G無線通信技術領域，具體是指一種共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法。

背景技術

隨著物聯網和移動互聯網的發展，第五移動通信(The Fifth MobileCommunication，5G)將面臨各種服務需求的海量設備接入需求。非正交多址接入技術(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)因其具有高頻譜效率、超設備連接及增強用戶公平性而受到廣泛關注，并且NOMA中的技術被第三代合作伙伴計劃(The Third GenerationPartnership Project，3GPP)采納為5G標準。相較于傳統正交多址接入技術，NOMA利用功率域復用技術，支持在同一資源塊(時間/頻率/碼)服務多個用戶；在接收端，通過連續干擾消除技術(Successive Interference Cancellation，SIC)逐步解碼每個用戶信息。此外，NOMA能夠通過分配較多功率給信道條件較差的用戶，分配較少功率給信道條件較好的用戶，從而實現公平性。因此，5G中NOMA系統的功率分配問題是近年來學術界和產業界研究的熱點之一。

為了進一步提高頻譜效率，利用現有頻譜資源，認知無線電技術通過使次級用戶共享已許可主用戶頻譜資源。根據頻譜接入方式，認知網絡分為三種模式：競爭模式、共享模式、增強模式。在競爭模式認知網絡中，如果檢測到主用戶處于活動狀態，從用戶將無法訪問已許可的頻譜；在共享模式認知網絡中，從用戶能夠在一定干擾限制條件接入主用戶頻譜資源；在增強模式認知網絡中，從用通過輔助主用戶獲得接入頻譜機會。在上述頻譜接入模式中，競爭模式受主網運行條件的限制，增強模式要求主網絡和從網絡之間有過多的協作開銷。因此，共享模式認知網絡技術受到廣泛關注。

近年來，已有許多研究成果分別研究NOMA和認知網絡提出功率分配問題，然而，針對頻譜共享NOMA網絡中，速率最大化和公平性的聯合功率分配問題尚未有涉及。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種結合NOMA和認知網絡的優勢，使得通信系統頻譜效率更高，聯合考慮和速率最優和用戶公平性，能夠很好地給出公平性和干擾折中，且復雜度較低的共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法。

本發明采取的技術方案如下：本發明共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法，包括以下步驟：

S1：初始化參數設置：第一時隙：從發射用戶ST發送數據信號到從接收用戶Un與Uf以及干擾信號PR；第二時隙：從接收用戶Un同時分別發送數據信號和干擾信號到Uf和PR，從發射用戶ST到從接收用戶Un和Uf及主接收用戶的信道表示為h_sn,h_sf,f_sp，從接收用戶Un到Uf和PR的信道表示為h_nf,g_np，R_sn和R_sf為從接收用戶Un和Uf的速率，其表達式如下式(1)所示：

式(1)中的系數1/2是由于整個通信分成兩個時隙；P_sn表示從發射用戶ST分配給從接收用戶Un的功率，σ²表示加性高斯白噪聲的方差；P_sf表示從發射用戶ST分配給從接收用戶Uf的功率；P_nf表示從接收用戶Un到從接收用戶Uf的發射功率；Uf速率為

S2：建立公平性功率分配優化問題：建立最大化和速率與公平性的優化問題1，