[发明专利]基于NOMA的新型两阶段合作多播方案

说明书

本发明提出了一种基于NOMA的新型两阶段合作多播方案，包括以下步骤：系统将每帧分为两个时隙；在每帧的第一时隙，基站发送NOMA叠加信号给主级多播组和次级多播组，主级多播组中的第一类中继转发接收到的NOMA叠加信号给主级多播组中的远端用户和次级多播组中的远端用户；在每帧的第二时隙，次级多播组中的第二类中继将解码后的主级多播组的信号发送给主级多播组中的远端用户和次级多播组中远端用户，主级多播组的远端用户接收第一类中继和第二类中继的信号并解码，次级多播组的远端用户接收第一类中继和第二类中继的信号并解码。通过在多播系统中引入了NOMA技术，有效提高了两阶段合作多播的效率，使用两个时隙进行协作传输，显著提升了系统总体吞吐量。

技术领域

本发明涉及一种合作多播方案，具体的说是一种基于NOMA的新型两阶段合作多播方案，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着宽带数据服务的快速发展,移动终端用户数量的急剧增加，导致了频谱资源正变得日益紧张，所以蜂窝网络急需一些先进技术来获取高容量宽带接入。由于多媒体服务仍然在移动数据增长中占主导，提供有限带宽内高质量的多媒体服务成为了热点话题，NOMA技术是5G中非常有前景的技术，它是一种非正交多址接入技术，它提供了更高的频谱利用率，更高的公平性，更低的时延，更高的吞吐量增益，可以实现在同一资源块内传输多个用户的信号，这种资源可以是时间、功率等。无线多播也是无线传输中的一种提高频谱效率的有效方式，多播服务是无线网络中进行一对多传输的方式，服务提供商能够为多个用户同时发送多媒体数据。传统的多播方案存在资源利用率低、系统总速率受限于多播组内信道条件最差的用户的接收速率、多播组组间的资源调度不均和多播组组内资源分配不合理等问题，难以达到公平性和总吞吐量之间的平衡并获得最佳收益。

针对传统多播传输存在的问题，Performance of Quantize-Map-Forward BasedCooperative Multicast Systems With Successive Relaying,(in IEEECommunications Letters,vol.20,no.11,pp.2257-2260,Nov.2016.)中提出一种同时满足公平性与吞吐量要求的方案，方案利用合作多播(Cooperative Multicast，CM)完成资源调度，其在传统多播系统中引入一个线性中继协作的概念，多播组内用户利用中继转发的信号提升多播系统数据传输速率。Power allocation and performance analysis of thecollaborative NOMA assisted relaying systems in 5G,(in China Communications,vol.14,no.1,pp.50-60,Jan.2017.)中提出利用近端用户来补偿远端用户的协作中继传输方案，相较于传统的NOMA方案提高了系统的总速率但是系统的频谱效率没有得到充分利用。A Novel Spectrum Sharing Scheme Assisted by Secondary NOMA Relay,(inIEEE Wireless Communications Letters,vol.7,no.5,pp.732-735,Oct.2018.)研究的基于NOMA技术的合作多播，用以同时服务两个用户从而提高系统的频谱效率和系统总速率。

合作多播是一种为了提高多播组传输总速率而提出的解决方案，其将传输分成多个阶段，如图1所示，为两阶段合作多播方案。在第一阶段，基站(Base Station，BS)进行高速率广播，多播组内部分移动端(Mobile Stations，MSs)成功接收数据后成为成功移动端(Successful MSs，SMSs)将在第二阶段作为用户中继(User Relays，URs)转发数据给剩余未成功接收数据的移动端(UnsuccessfulMSs，UMSs)。这种合作多播方案可以有效减小路径损失并获得分集增益，提升了系统整体性能，但存在如下问题：

在传统合作多播的第二阶段中，只有作为中继的用户发送信息，整个系统只有部分时间在工作，而另一部分时间只是用于完成URs的数据转发工作，这造成了系统的资源利用率不高，系统的总吞吐量有待提升。