[发明专利]基于NOMA和CR网络的功率分配方法

说明书

本发明公开了一种基于NOMA和CR网络的功率分配方法，通过限制分配给所有从用户的总功率来确保从用户对主用户的干扰不超过主用户所能承受的最大干扰门限，从而确保主用户的通话质量，与此同时，充分考虑NOMA系统的特性，在不对主用户正常通信造成影响的情况下，根据所有从用户可以分配的总功率再对每一个从用户以NOMA的方式进行功率分配，最大化接入系统的从用户数量。本发明细化了不同的主用户对从用户的干扰，在充分考虑主用户的功率，信道增益，信干噪比以及从用户的信道的情况下，进行功率分配。与现有技术相比本发明在复杂度提升不大的情况下可以获得更好的性能，能够接入更多的从用户，提高频谱效率。

技术领域

本发明涉及的是一种功率分配的方法，具体是将认知无线电CR和非正交多址接入NOMA相结合，细化主从用户之间的相互干扰部分，并在这个混合系统中进行功率分配。

背景技术

认知无线网络的设想是允许授权用户和非授权用户共享信道，通过异构的无线框架和动态的频谱接入技术来给非授权用户提供更多的带宽。除此之外，采用频谱效率更高的分配接入方式同样也可以实现这一目标，例如采用非正交多址接入(NOMA,Non-Orthogonal Multiple Access)方式。结合了连续干扰抵消(SIC,SuccessiveInterference Cancellation)技术的NOMA已经被理论证明可以进一步提升频谱的利用率以及在系统的容量和吞吐量上获得更为显著的成效。和以往的正交多址接入方式不同，NOMA以提升接收机的复杂度为代价，通过引入可控的干扰，来实现系统用户的过载，从而提高系统的效率。

经对现有技术的文献检索发现，在这样一个结合了CR和NOMA的混合系统中，主从用户之间的干扰是相互的，主用户对不同的从用户产生的干扰应该是不同的，但是没有文章或发明仔细考虑了这一干扰项的影响。《Power Allocation for Cognitive RadioNetworks Employing Non-orthogonal Multiple Access》一文中将CR和NOMA进行了结合，考虑CR中的从用户之间以NOMA的方式接入系统，通过限制分配给从用户的总功率来确保从用户对主用户造成的干扰不会超过主用户能够承受的范围，其不足就在于没有充分考虑主用户对从用户的干扰，仅仅将其假设为一个常量，这是不合理的，主用户数量、位置等参数若发生了变化，则其对从用户产生的干扰也一定会相应改变，并且在从用户的通信参数发生变化的同时，主用户也应该进行相应的调整。例如当从用户的通话质量提高时，主用户的质量应该更高才对。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，细化了在CR网络与NOMA相结合的混合系统中不同的主用户对从用户造成的干扰，在充分考虑每个主用户的功率，信道增益，信干噪比以及每个从用户的信道的情况下，对每一个从用户以NOMA的方式进行功率分配，并且确保从用户不会对主用户正常通信造成影响，最大化接入系统的从用户数量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明考虑的CR系统采用Underlay模式，从用户通过从基站在小区中进行通信，同时小区中还随机地分布有若干对主收发信机，研究下行链路通信的情况。假设每个主用户(即主接收机)存在一个最大可以容忍的干扰门限，而主从用户的服务质量(QoS,Qualityof Service)要求分别由其信干噪比SINR决定。首先根据每个主用户的SINR确定所有从用户所能够支配的总功率，然后对每个从用户进行功率分配，从用户之间的干扰可以通过SIC进行部分的消除，而主用户产生的干扰对于每个从用户而言都是不同的，对于SINR要求无法满足的从用户，系统会拒绝其接入。

本发明包括以下步骤：

步骤一：计算每个主用户的功率：首先根据主用户的信道情况，计算每个主用户在正常通信要求的SINR下所需要的功率，完成对主用户的功率分配。

每个主用户的功率需要满足：