[发明专利]权重速率最优的下行MIMO-NOMA功率分配方法

权利要求书

1.一种权重速率最优的下行MIMO-NOMA功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、用户根据信道矩阵进行奇异值分解，并结合最大比值合并得到各用户簇间干扰的迫零向量；转至步骤二；

步骤二、基站初始化各用户的功率以及权重因子值，应用拉格朗日对偶转换和二次转换方法获得各辅助变量表达式以及功率分配因子的表达式；使用拉格朗日对偶转换和二次转换相结合的方法，得到两个辅助变量的表达式和功率分配因子的表达式，其具体方法如下：

首先，应用拉格朗日对偶转换，得到拉格朗日对偶转换辅助变量γ_m,k，

其次，在应用拉格朗日对偶转换的基础上应用二次转换，得到二次转换的辅助变量y_m,k，

最后，在使用两步转换方法后的表达式中引入拉格朗日乘子，得到功率分配因子P_m,k，

其中，ρ表示第m簇的用户k的信噪比，且P_m,i表示分给第m簇的用户i的功率因子，w_m,k表示第m簇的用户k功率分配时的优先性；转至步骤三；

步骤三、以最优加权系统速率为目标，通过迭代运算获得最优功率分配因子。

2.根据权利要求1所述一种权重速率最优的下行MIMO-NOMA功率分配方法，其特征在于，步骤一中，根据信道矩阵计算各用户的迫零向量时应该考虑无线信道大尺度衰落、阴影衰落以及瑞利衰落的影响。

3.根据权利要求2所述一种权重速率最优的下行MIMO-NOMA功率分配方法，其特征在于，步骤一中，计算各用户迫零向量的具体方法如下：

(11)假设接收端的簇间干扰迫零向量为v_m,k，其中v_m,k表示第m簇的用户k的接收向量且满足是v_m,k的转置，H_m,k表示第m簇的k用户的信道矩阵，M_i表示第i簇的所有用户共用的预编码矩阵；

(12)假设各组内用户的信道增益满足以下条件，

其中，表示第m簇的用户1的接收向量，H_m,1表示第m簇的用户1的信道矩阵，M_m表示第m簇的所有用户共用的预编码矩阵，表示第m簇的用户2的接收向量，H_m,2表示第m簇的用户2的信道矩阵，表示第m簇的用户k的接收向量，H_m,K表示第m簇的用户k的信道矩阵；

(13)接收端对每个簇的用户进行检测，接收时用户k可以进行完美的串行干扰自消除技术；

(14)接收端根据信道矩阵进行奇异值分解，取分解得到的左奇异值矩阵乘以最大比值合并矩阵，即得到所求的迫零向量。

4.根据权利要求3所述一种权重速率最优的下行MIMO-NOMA功率分配方法，其特征在于，步骤(13)中，用户k的串行干扰自消除技术如下：

先解调出信道增益最弱的用户，将其信息检测出来并从总信号中减去，然后继续对信道增益次弱的用户执行信息检测并从总信号中减去的干扰消除操作直到该用户k解调出自己的信号。

5.根据权利要求1所述一种权重速率最优的下行MIMO-NOMA功率分配方法，其特征在于，步骤二中，所有用户的初始功率分配因子为：分给一用户k的功率为P_m,kP_max，其中P_m,k表示分给第m簇的用户k的功率因子，P_max表示基站最大发射功率，M表示用户k所在小区的簇数，K表示每个簇的用户数。