[发明专利]统计CSI辅助的多用户NOMA下行传输方法

说明书

本发明提出了一种统计CSI辅助的多用户NOMA下行传输方法，首先基站利用上行导频信号估计出非理想信道状态信息，并根据非理想信道状态信息，将用户划分为多个簇；然后根据非理想信道状态信息计算规则化迫零预编码发送矩阵，其中规则化因子的计算基于统计信道状态信息；最后基于统计信道状态信息设计最优的发送功率分配因子。本发明在满足系统中弱用户速率约束的条件下，使系统中所有用户的总传输速率最大化，系统中规则化因子与功率分配因子仅依赖于统计信道状态信息，该方法在提高系统总传输速率的同时，有效降低了系统实现复杂度。

技术领域

本发明涉及一种统计CSI辅助的多用户NOMA下行传输方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

移动通信技术发展到今天，频谱资源也变得越来越紧张了。同时，为了满足飞速增长的移动业务需求，人们已经开始在寻找既能满足用户体验需求又能提高频谱效率的新的移动通信技术。在这种背景下，人们提出了非正交多址技术((Non-orthogonal MultipleAccess,NOMA))。非正交多址技术(NOMA)的基本思想是在发送端采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰删除(SIC)接收机实现正确解调。虽然，采用SIC技术的接收机复杂度有一定的提高，但是可以很好地提高频谱效率。采用NOMA技术可以在同一时间和频率资源内，同时为多个用户服务，可以解决目前频谱资源日益紧张的问题。因此，NOMA技术被广泛的应用于通信系统中。然而，如何进行波束设计和功率分配就成为目前急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足而提供一种统计CSI(信道状态信息)辅助的多用户NOMA(非正交多址接入)下行传输方法，能够提高系统总传输速率，降低系统实现复杂度。

本发明提供一种统计CSI(信道状态信息)辅助的多用户NOMA(非正交多址接入)下行传输方法，该方法的系统包括一个多天线的基站和多个单天线的用户，该方法包括以下步骤：

S1、在统计信道状态信息辅助的多用户NOMA下行传输系统中，基站利用上行导频信号估计出非理想信道状态信息，并根据非理想信道状态信息，将用户划分为多个簇；转至步骤S2；

S2、根据非理想信道状态信息计算规则化迫零预编码发送矩阵，其中规则化因子的计算基于统计信道状态信息；转至步骤S3；

S3、基于统计信道状态信息设计最优的发送功率分配因子。

本发明以小区总吞吐量最大化为目标，同时考虑了小区用户的公平性，设计一种统计信道状态信息辅助的多用户NOMA下行传输方法。该方法适用于单小区多用户NOMA下行无线传输系统，系统中包括一个多天线的基站和多个单天线的用户，多个用户被划分为多个簇。该方法基于“最大化总速率”原则，并根据统计信道状态信息，设计了最优的规则化迫零预编码因子和功率分配因子。

作为本发明的进一步技术方案，步骤S1的具体方法如下：

S101、假设基站有N根天线，系统中共有M个单天线用户，系统调度的用户总数为2K，其中M＞＞2K，并且2K＞N，那么当所有用户向基站发送导频信号后，基站估计出每个用户的非理想信道状态信息，第k个用户的非理想信道状态信息可表示为，

其中，k∈[1，M]，是用户k的估计信道，其向量大小为1×N，β_k表示第k个用户的大尺度衰落系数，τ_k表示信道估计的准确度参数，且τ_k∈[0，1]，z_k、q_k均表示N×1的复高斯随机向量，其元素都服从0均值和方差1/N的独立同分布，(.)^H表示向量的共轭转置；转至步骤S102；

S102、根据上述非理想信道状态信息，采用如下方案对所有用户分簇，则第k个簇中的用户需满足如下条件，