[发明专利]一种非正交多址接入系统的功率分配方法

说明书

本发明涉及一种非正交多址接入系统的功率分配方法，包括以下步骤：S1.初始化迭代系数和一组满足约束条件的功率分配方案；S2.基于初始功率分配方案计算每个用户的信道均衡因子和松弛变量；S3.基于计算所得信道均衡因子和松弛变量的值对每个用户的功率分配进行优化；S4.对每个用户优化后的功率分配进行整合，得到经过优化的功率分配方案，然后计算系统在优化的功率方案下的总效用；S5.使用经过优化的功率分配方案重复执行步骤S2~S4直至系统总效用收敛，收敛时将对应的经过优化的功率分配方案作为最优的分配方案进行输出。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种非正交多址接入系统的功率分配方法。

背景技术

随着移动通信的快速发展，频谱资源变得越来越紧缺，面对飞速增长的移动业务需求，如何有效提高有限频谱资源的利用率成为第5代(5G)移动通信系统亟待解决的关键问题之一。由于具备有效提高系统容量的特点，非正交多址 (Non-Orthogonal MultipleAccess，NOMA)技术被广泛认为是很有前途的多址技术。NOMA的基本思想是在发送端采用功率复用技术以非正交方式发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰消除(Successive Interference Cancellation，SIC)，接收机实现正确解调，虽然接收机的复杂度有一定程度的提高但却可以很好的提高频谱利用率。

在非正交多址接入系统中，功率资源在多用户间的分配策略也是研究的热点之一。根据非正交多址技术中接收端串行干扰消除的解码策略，为了达到系统最大吞吐量，发送端会把功率资源尽可能的向强用户(即距离发送端较近的用户) 倾斜。这种情况会极大地损害弱用户(即距离发送端较远的用户)的通信性能，从实际应用的角度来看这种单一策略没有考虑到通信系统各用户资源分配的公平性。因此，必须采取相应措施来避免资源的利用不充分同时尽可能的提高系统性能。

发明内容

本发明要解决的问题是：提出一种通过优化资源在多用户间的合理分配使系统总效用最大化的非正交多址接入系统的功率分配方法。

本发明为实现上述目的所提出的技术方案如下：

一种非正交多址接入系统的功率分配方法，包括以下步骤：

S1.初始化迭代系数和一组满足任意约束条件的功率分配方案；

S2.基于功率分配方案计算每个用户的信道均衡因子和松弛变量；

S3.基于计算的信道均衡因子和松弛变量的值对每个用户的功率分配进行优化；

S4.对每个用户优化后的功率分配进行整合，得到经过优化的功率分配方案，然后计算系统在优化的功率方案下的总效用；

S5.使用经过优化的功率分配方案重复执行步骤S2～S4直至系统总效用收敛，收敛时将对应的经过优化的功率分配方案作为最优的分配方案进行输出。

优选地，计算信道均衡因子的具体过程如下：

其中

其中k表示迭代次数，h_n表示基站到第n个用户的信道响应；P_n表示分配给用户n的发射功率；c_n表示信道均衡因子，e_n定义为估计信号s_n的均方误差，表示第n个用户的加性高斯噪声服从的正态分布中服从的方差。

优选地，所述计算松弛变量的具体过程如下：

其中，参数a_n^(k)表示第k步迭代时的松弛变量最优值。

优选地，所述对每个用户的功率分配进行优化的具体过程如下：