[发明专利]一种基于粒子群算法的非正交多址接入联合带宽和速率分配方法

说明书

一种基于粒子群算法的非正交多址接入联合带宽和速率分配方法，首先，基站BS通过非正较频分多址接入技术发送数据，为移动终端提供数据流量服务；接着，分析系统特性对问题进行等价转化，并将其分解为为顶层问题和底层问题；根据转化得的底层问题特性设计高效的算法求解，最后将算法输出结果代回顶层问题求得最优的带宽与速率分配值。本发明在无线蜂窝网络中应用NOMA技术进行数据发送，为了实现下行链路非正交多址接入节能传输，将带宽与速率联合考虑，在满足所有MU数据流量需求的前提下联合分配带宽和速率实现最高能效的数据传输。

技术领域

本发明涉及无线网络中，一种实现资源使用效率优化的基于粒子群算法的非正交多址接入联合带宽和速率分配方法。

背景技术

在未来十年里，智能移动终端的爆炸式增长，众多的移动终端对移动数据流量的需求成千倍的增加，如何以及时和低成本的方式有效满足这种日益增长的需求，对网络运营商而言是极具挑战性的。在无线电接入网上，频谱资源极度稀缺，然而未来用户又需要超高传输速率，非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术被提出来，与传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术不同，NOMA通过非正交资源分配可以服务更多用户，通过使大量用户同时共享同一频段信道和采用连续干扰消除机制(Successive Interference Cancellation,SIC)消除同频干扰可以明显提高频谱效率，为用户提供超高传输速率。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种实现资源使用效率优化的基于粒子群算法的非正交多址接入联合带宽和速率分配方法，本发明在无线蜂窝网络中应用NOMA技术进行数据发送，为了实现下行链路非正交多址接入节能传输，将带宽与速率联合考虑，在满足所有MU数据流量需求的前提下联合分配带宽和速率实现最高能效的数据传输。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于粒子群算法的非正交多址接入联合带宽和速率分配方法，包括以下步骤：

1)在单个运营商的单个宏蜂窝基站mBS的覆盖范围下总共有I个移动终端MT(Mobile Terminals)，在该情况下，mBS使用非正交多址接入技术NOMA发送数据；考虑到NOMA的技术特性，引入索引集表示I个MT；首先，由于连续干扰消除机制SIC，对mBS到所有MT的信道增益按照从大到小进行排序，故有以下顺序：

g_B1g_B2…g_Big_Bj…g_BI， (1)

其中g_Bi表示mBS到第i个MT的信道增益，在接下来的说明中提到的第i个MT或第j个MT均是在索引集中的；

2)在mBS端，每个MT的瞬时信道增益都是已知的；基于NOMA，mBS会将所有的数据叠加在同一频段上发送给每个MT；在MT端，使用SIC消除MT之间的相互干扰；对于MTi，在接收数据中首先解码MT k的数据，ki即特指MT k排列在MT i后面，然后将解码后的数据从接收数据中删除，操作顺序是k＝I,I-1,I-2,…,i+1，同时将MT j的数据信号视为噪声，ji即特指MT j排列在MT i前面，根据以上的解码机制，由mBS到MT i的吞吐量为：

其中参数定义如下：

p_Bi：mBS到MT i的发射功率；

R_i：mBS到MT i的数据吞吐量；

W_B：服务该组移动终端而分配的带宽量；

n₀：背景噪声的功率谱密度；