[发明专利]基于最大容量的SCMA系统三级功率分配方法

权利要求书

1.一种基于最大容量的SCMA系统三级功率分配方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：进行单用户载波间功率分配，每个用户占用多个子载波，分配时需满足同一用户占用的子载波上的容量保持一致；

步骤二：建立用户组内功率分配的优化模型，对该优化模型进行迭代，获取最优分配功率，利用该最优分配功率，进行组内用户间功率分配；

步骤三：根据步骤二获取的最优分配功率及其对应的容量，拟合出二次函数，获取二次函数的参数值；

步骤四：根据获取的二次函数的参数值，建立组间容量与分配功率的优化模型，获取各组的最优分配功率，使得容量最大，根据各组的最优分配功率进行用户组间功率分配；

所述步骤二包括如下步骤：

步骤二一：建立用户组内功率分配的优化模型，设定目标函数与约束条件，选取拉格朗日乘子初值，设置迭代次数l＝1和最大迭代次数L；

所述用户组内功率分配的优化模型为：

s.t.C₁:

C₂:

C₃:

R表示组内用户的数量；

w^r表示用户r的加权因子；

表示用户r的噪声方差；

C₁～C₃分别表示三个约束条件；

R^req表示最小数据需求速率，P^max表示该用户组分配的最大传输功率；

α_n表示分配功率因子，h_s,r,n表示基站与用户组s中的用户r之间在子载波n上的信道增益，p_s,r为用户组s中的用户r所分配得到的功率n＝1,…,N，N为所述用户占用的子载波的数量；表示子载波n上用户r的噪声功率，w^r为用户r的加权因子；

步骤二二：利用凸优化理论对步骤一的用户组内功率分配的优化模型进行求解，获取最优分配功率表达式：

λ_r和μ_r分别表示用户r中的约束条件C₁的拉格朗日乘子和约束条件C₂的拉格朗日乘子；

[x]⁺＝max(0,x)；

步骤二三：根据当前的拉格朗日乘子和步骤二二中的最优分配功率表达式计算用户的分配功率值，并更新拉格朗日乘子：

其中，R_r(l)表示用户r在第l次迭代时的数据速率，λ_r(l)用户r在第l次迭代时约束条件C₁的拉格朗日乘子，μ_r(l)表示用户r在第l次迭代时约束条件C₂的拉格朗日乘子，p_s,r(l)表示用户r在第l次迭代时所分配得到的功率，β_r为迭代步长；

步骤二四：当更新后的拉格朗日乘子收敛或者当前迭代次数达到L，则利用此时的分配功率值进行组内用户间功率分配，否则l＝l+1，转入步骤二三；

所述步骤四中，所述组间容量与分配功率的优化模型为：

s.t.C₁:

C₂:

C₃:

S表示SCMA系统中用户组的数量，a_s、b_s和c_s分别表示步骤三中拟合出二次函数的参数值，

p_s表示用户组s的最优分配功率；

P^tot表示基站最大传输功率。

2.根据权利要求1所述的基于最大容量的SCMA系统三级功率分配方法，其特征在于，所述步骤一中，进行单用户载波间功率分配时，为了满足同一用户占用的子载波上的容量保持一致，分配功率因子α_n应当满足：

α₁p_s,rh_s,r,1＝α₂p_s,rh_s,r,2＝...＝α_Np_s,rh_s,r,N。