[发明专利]单天线下行NOMA系统中的功率分配方法

说明书

本发明公开了一种单天线下行NOMA系统中的功率分配方法，适用于包括1个基站和MK个用户的下行NOMA系统，且基站和用户都配置单天线。基站将用户分簇并为用户簇分配正交的子频段，基站根据信道条件计算满足串行干扰消除时每个簇所需的最低总功率以及系统所需的最低总功率，以每个簇所需的最低总功率作为约束条件，构建最大化单个簇内能量效率的功率分配优化问题，求得单个簇的能量效率，然后以系统所需的总功率作为约束条件，构建最大化系统能量效率的簇间功率分配优化问题，采用迭代的方法求解簇间功率分配，最后根据簇间功率分配的结果为簇内的单个用户分配功率。

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种单天线下行NOMA系统中的功率分配方法。

背景技术

面对海量数据业务的需求，下一代移动通信系统要求传输速率更高、频谱效率更高、接入设备数量更多、时延更低。面对未来更高的挑战，业界纷纷提出了多种新型多址接入技术，非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术就是其中的一种。NOMA在发送端引入了功率域复用，将多个用户的信号复用到同一时频资源上。接收端利用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)方法消除部分多用户干扰进而检测自身的期望接收信号。根据NOMA的实现原理，信道越差的用户的功率越高，按照用户信道条件由差到好的顺序依次解码。因此，在发送端需要为用户分配功率，以获得最大的性能增益，同时达到接收端采用SIC消除部分多址干扰的目的。因此，NOMA中的功率分配是近年的研究热点之一。

传统的功率分配方案分为：全空间搜索功率分配方案、固定功率分配方案、分数阶功率分配方案、平均功率分配方案以及注水功率分配方案。后来，有学者提出了按照某种原则进行功率分配，如最大化速率、最大化能量效率及最大公平。文献“On optimal powerallocation for downlink non-orthogonal multiple access systems”以系统总功率作为约束条件，提出了最大化系统能量效率的功率分配方法。然而，该方法仅限于每个簇包含两用户的场景，不适用于每个簇包含多个用户的场景。

发明内容

本发明提出了单天线下行NOMA系统中的功率分配方法，适用于包括1个基站和MK个用户的单天线下行NOMA系统且用户和基站都配置单天线。

实现本发明的技术思路是：基站将用户分簇并为用户簇分配正交的子频段，基站根据信道条件计算满足串行干扰消除时每个簇所需的最低总功率以及系统所需的最低总功率，以每个簇所需的最低总功率作为约束条件，构建最大化单个簇内能量效率的功率分配优化问题，求得单个簇的能量效率，然后以系统所需的总功率作为约束条件，构建最大化系统能量效率的簇间功率分配优化问题，采用迭代的方法求解簇间功率分配，最后根据簇间功率分配的结果为簇内的单个用户分配功率。

综上所述，一种单天线下行NOMA中的功率分配方法，适用于包括1个基站和MK个用户的单天线下行NOMA系统且用户和基站都配置单天线，包括如下步骤：

A，基站将MK个用户分为K个簇，每个簇包含M个用户，基站为每个簇分配一个子频段，簇间子频段正交；