[發(fā)明專利]一種基于速率方差的下行NOMA系統(tǒng)用戶公平性指標(biāo)設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210739009.9
• 申請(qǐng)日: 2022-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115134831A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊潔;邱陽(yáng)光;曹雪虹;朱佳佳;陳迪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院;江蘇省未來(lái)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02;H04W24/08
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張力

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于速率方差的下行NOMA系統(tǒng)用戶公平性指標(biāo)設(shè)計(jì)方法，包括：對(duì)下行NOMA系統(tǒng)中K個(gè)用戶按照信道增益排序，將排序后的用戶進(jìn)行分簇；計(jì)算各個(gè)簇內(nèi)用戶的可達(dá)速率，得到所有用戶的可達(dá)速率集合；計(jì)算系統(tǒng)總吞吐量；計(jì)算用戶平均可達(dá)速率；計(jì)算用戶可達(dá)速率的均方值和第k個(gè)用戶可達(dá)速率與平均可達(dá)速率的方差；計(jì)算第k個(gè)用戶可達(dá)速率與平均可達(dá)速率的方差的無(wú)偏估計(jì)；根據(jù)用戶可達(dá)速率的均方值和所述無(wú)偏估計(jì)，得到基于速率方差的公平性指標(biāo)。本發(fā)明得到的下行NOMA系統(tǒng)用戶公平性指標(biāo)具有確定的取值范圍，對(duì)于系統(tǒng)中資源分配變化更加靈敏，且適用于比較用戶數(shù)不同的NOMA系統(tǒng)之間的公平性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于移動(dòng)通信系統(tǒng)中資源分配技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于速率方差的下行NOMA系統(tǒng)用戶公平性指標(biāo)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

NOMA是5G/6G中的關(guān)鍵技術(shù)技術(shù)，它具有頻譜效率高、延遲低、連接量大等優(yōu)點(diǎn)。功率域非正交多址(Power Domain-NOMA，PD-NOMA)將不同等級(jí)的功率分給簇內(nèi)的不同用戶，使每個(gè)用戶可以在同一頻帶上傳輸數(shù)據(jù)，從而提高系統(tǒng)頻譜效率。

用戶公平性代表通信系統(tǒng)資源分配的均衡性，在NOMA中，將更多的資源分配給信道條件更好的用戶可以獲得最大的系統(tǒng)吞吐量，然而對(duì)于信道條件弱的用戶而言是不公平的。一個(gè)好的公平性函數(shù)應(yīng)該具備如下幾個(gè)性質(zhì)：(1)與NOMA系統(tǒng)中用戶數(shù)量大小無(wú)關(guān)；(2)與資源大小無(wú)關(guān)；(3)公平性取值具有邊界；(4)公平性在取值區(qū)間內(nèi)連續(xù)。

文獻(xiàn)[1]提出了一種定量衡量網(wǎng)絡(luò)中公平性的指標(biāo)函數(shù)，該函數(shù)具備以上特性且該函數(shù)適用于任何資源共享的系統(tǒng)。對(duì)于PD-NOMA，文獻(xiàn)[1]所提的公平性指標(biāo)無(wú)法反映用戶功率分配情況。針對(duì)NOMA上行鏈路系統(tǒng)，文獻(xiàn)[2]提出了一種基于用戶速率與公平速率差異的公平性指標(biāo)，其公平速率與系統(tǒng)中功率分配有關(guān)，且只有在所有用戶獲得公平速率的情況下公平函數(shù)才能達(dá)到最大值。文獻(xiàn)[2]所提公平指標(biāo)雖然能夠很好的反映用戶功率分布，但其下邊界受系統(tǒng)中用戶信道條件影響。在NOMA系統(tǒng)資源分配問(wèn)題中，文獻(xiàn)[3]-[5]提出并采用了比例公平性指標(biāo)，文獻(xiàn)[6]提出并采用了最大化最小公平性的方案。文獻(xiàn)[3]-[6]著眼于提升系統(tǒng)整體公平性，無(wú)法顧及用戶簇對(duì)公平性以及吞吐量的要求。

可見(jiàn)，NOMA系統(tǒng)中已有的公平性指標(biāo)取值范圍受用戶數(shù)影響，不適用于比較用戶數(shù)不同的NOMA系統(tǒng)之間的公平性，且對(duì)于系統(tǒng)中資源分配變化的靈敏度較低。

參考文獻(xiàn)

[1]Jain R K,Chiu D M W,Hawe W R.A quantitative measure of fairnessand discrimination[J].Eastern Research Laboratory,Digital EquipmentCorporation,Hudson,MA,1984.

[2]Gui G,Sari H,Biglieri E.A new definition of fairness for non-orthogonal multiple access[J].IEEE Communications Letters,2019,23(7):1267-1271.

[3]Ding H,Li L.Joint subcarrier and power allocation withproportional fairness in multicarrier nonorthogonal multiple access systems[J].International Journal of Communication Systems,2021:e5027.