[发明专利]一种低密度码的NOMA中信道状况优化的资源分配方法

权利要求书

1.一种低密度码的NOMA中信道状况优化的资源分配方法，其特征在于：是一种可以最大化系统和速率的资源分配方式，在匹配用户具有不同信道增益的低密度码NOMA系统中设计了的最佳稀疏RE映射和功率分配模式；首先基于低密度码的NOMA系统中，基站匹配N个用户共享M个子载波，由于用户距离基站距离不同，这些用户具有不同的大尺度衰落，由于小尺度衰落，对于特定用户而言，其在每个子载波的信道参数也不同；基站可以获得用户的完整的信道状况信息，根据信道状况信息制定受稀疏性和功率约束的和速率优化问题，通过惩罚目标函数的稀疏性约束将其转化为一系列凸问题，并通过一种迭代算法，得到了资源分配方案，基站将分配方案反馈给用户，用户按照接收到的资源分配方案进行RE映射和功率分配，一种低密度码的NOMA中信道状况优化的资源分配方法，包括以下步骤：

步骤1：基站对将采用相同M个子载波发送数据的N个用户进行信道估计，获得其信道信息，其中第i个用户在第j个子载波的信道状况信息表示为h_i,j；

步骤2：基站根据获得的信道状况信息计算N个用户在M个子载波上能达到的和容量，为：

其中，S＝[s₁,s₂,…,s_N]为需要设计的资源分配矩阵，σ²为噪声功率谱密度，s_i,j为S第i行第j列的元素，表述第i个用户将在第j个子载波上传输信号的功率，当s_i,j＝0时，第i个用户不在第j个子载波上传输信号；log表示对数操作；

步骤3：基站在考虑到接收机复杂度需要在可接受范围，因此基站设置一个最大值n_max，并获得接收机复杂度约束如下公式(2)所示：

其中，为S的第j列，为的0范数，即中非0元素的个数；

步骤4：基站考虑到每个用户发送功率需受到用户的最大可发送功率的限制，因此获得功率约束如下公式(3)：

步骤5：基站在步骤3和步骤4的约束条件下，获得最大化和容量的优化问题，如公式(4)：

步骤6：基站设置一个函数其中为中最大的n_max个元素的和，表达式为|·|_[i]为向量中第i大的元素，建立新的优化目标函数其中μ_j为惩罚系数且因此可以将步骤5中的优化问题转换为公式(5)：

步骤7：基站通过迭代解决步骤6中得到的优化问题，设置迭代因子t＝0，初始化迭代时所需的最大迭代次数t_max和判断迭代终止所需的差错阈值δ，随机初始化满足条件||s_i||₁≤P,0≤i≤N与s_i,j≥0的矩阵S⁰；

步骤8：基站计算得到向量其中：

根据向量再计算得到关于R_sum(S)在S^t附近的近似函数其表达式为(6)：

步骤9：基站利用凸优化工具解决下述公式(7)的凸问题：

得到对该问题的一个最优解S^*；

步骤10：令r^t等于argmax_0≤r≤1R_sum(S^t+r(S^*-S^t))，得到第t次迭代的解S^t+1；

步骤11：令t＝t+1，如果t＝t_max或者||S^t+1-S^t||₂δ，则输出S^t+1为优化后的资源分配矩阵，否则转至步骤8；

步骤12：基站按照获得的资源分配矩阵调度用户按照资源分配矩阵进行资源块映射和功率分配；

至此，从步骤1到步骤12，完成了一种低密度码的NOMA中信道状况优化的资源分配算法。