[发明专利]非正交多址接入协作网络的用户吞吐量公平链路选择方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种非正交多址接入协作网络(NOMA)中基于用户吞吐量公平的链路选择方法，即在协同基站直接传输与中继协作传输的网络中通过一个新的功率分配思路以及使用缓冲辅助技术提升了用户吞吐量公平性：基站给远端用户分配小功率，给近端用户分配大功率；给中继配备一个大小不受限制的缓冲，使得中继不需要在前一个时隙接收信号之后立马在后一个时隙转发出去，自适应的在每个时隙根据链路的质量决定中继接收信号或者是发送信号。本发明通过引入一种新的功率分配策略与缓冲辅助技术使得远端用户的吞吐量在中高信噪比下也可以随着信噪比增加，明显的提升了用户之间的吞吐量公平性。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种非正交多址接入协作网络中基于用户吞吐量公平的链路选择方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：非正交多址接入(NOMA)作为一种能够有效提高频谱效率的非正交多址接入方式近来被人们广泛研究关注。不同于传统的正交多址接入方式，在发送端NOMA以不同功率将多个信息流在时域、频域、码域重叠的信道进行传输，实现了多用户在功率域的叠加复用。在接收端，各个用户再利用串行干扰消除(SIC)技术移除混合信号中较强的非期望信号，解码自己的信号。虽然NOMA技术能够明显的提升频谱效率，但同时也会接收机的设计提出更高的要求，这也是起初NOMA不得重用的原因之一，而今随着芯片处理能力与硬件技术的增强，也使得非正交多址接入的实现成为可能。NOMA技术能够实现多个用户在同一子信道上的叠加复用，然而叠加的数目却不是越多越好，已有的研究中表明同一子信道上复用两到三个用户是比较理想的配置。中继技术在第四代移动通信场景中的应用已经十分普遍，它是一种十分有效的提升系统性能的手段。其主要思想是通过在发送端与接收端之间部署中继，使得中继能够接收发送端传送过来的信息，并转发给接收端，从而提升接收端用户的吞吐量。通过部署这样的中继节点，信息传递时的距离可大大缩短，链路的质量也能得到很好的提升，同时网络的覆盖范围也可以进一步的扩大。在已有的文献研究当中，关于半双工中继的传输模式大多假定为采用“一收一发”传输策略。所谓“一收一发”指的是中继在上一个时隙接收到发送端发送的数据之后立马在下一个时隙将该数据转发至接收端，传统中继的这种工作模式带来的时延小，成本低，但却无法对信道状态信息充分利用起来。考虑一种可能出现的情况，当某时隙轮到中继发送数据到接收端，即使根据信道状态信息能够得知该时隙中继到接收端的链路质量非常差，中继也不得不进行发送，从而导致吞吐量下降明显。但如果将传统中继技术与缓冲技术结合起来之后，该情况可以得到明显的改善。通过在中继处使用缓冲，可以使得中继不再遵循传统的“一收一发”工作模式，而是在任一时隙都能够根据此刻的信道质量选择进行接收或者是发送。在NOMA网络中引入中继技术能够明显提升系统性能。在两用户的NOMA系统中由于远端用户可能距离较远没有到基站的直传链路，这时就需要中继的加入来协助其通信。在协同基站直接传输与中继协作传输的NOMA下行网络下，现有的传输策略通过利用近端用户有远端用户先验信息这一特征，能够提供很好的系统总吞吐量，但是对于用户之间的吞吐量公平没有很好的考虑。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的传输策略通过利用近端用户有远端用户先验信息这一特征，能够提供很好的系统总吞吐量，但是对于用户之间的吞吐量公平没有很好的考虑。这使得近端用户能够得到很好的服务，而远端用户的服务质量却得不到保障，或者说被服务的质量与近端用户差之甚远。在某些远端用户需要高质量服务的场景中，现有策略无法满足。

解决上述技术问题的难度和意义：通过简单的添加中继或者使用缓冲辅助技术，并不能解决中高信噪比下远端用户吞吐量无法随信噪比的增加而提升的现状，现有的功率分配策略同样无法解决这一问题。而随着用户们对服务质量的追求日益提高，该问题的重要性也慢慢凸显。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非正交多址接入协作网络中基于用户吞吐量公平的链路选择方法。