[发明专利]一种基于SCMA系统节能的资源分配方法

说明书

本发明提供了一种基于SCMA系统节能的资源分配方法，所述方法包括：步骤一：根据系统模型和下行链路传输策略构建功率最小化问题模型和进行初始化参数设置；步骤二：对目标函数进行凸优化求解，获取功率分配优化模型，为每个用户进行功率分配；步骤三：根据步骤二获取的功率分配以及信道状态，建立线性优化模型进行子载波分配；步骤四：把步骤二获取的功率分配和步骤三获得的子载波分配进行联合迭代优化。本发明综合考虑用户的服务质量和信道增益，主要解决下行链路系统总功耗过大的问题。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种基于SCMA系统节能的资源分配方法。

背景技术

随着移动互联网和物联网(Internet of Things，IOT)的快速发展，下一代无线通信系统(5G)将会面临急剧膨胀的数据业务，移动通信系统的容量将面临巨大的挑战。为了应对5G中高频谱效率、海量连接和低等待时延等系统性能上面临的挑战，非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)已受到人们的认可并被选为5G中空口候选技术之一。

稀疏码分多址接入SCMA(Sparse Code Multiple Access)是一种基于稀疏码本的新型非正交多址技术，利用多维调制技术和频域稀疏扩频技术，SCMA能够大幅提高用户连接数和链路性能以实现海量连接，还可以通过免授权接入方式降低接入延时和信令开销，并且降低终端能耗。

为提高系统总传输速率，实现高吞吐量，往往以高能耗为代价，不仅会造成资源的浪费，还会造成环境的污染。因此，SCMA系统的能效优化问题越来越受到更多研究者的关注，现在资源分配方面的研究主要以信道增益为度量进行优化，虽然较为简单，但是子载波的按照信道增益导致了系统资源浪费。另外，大多研究集中在通过资源分配使传输和速率或能效最大化，传输功耗最小化方面的研究较少。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有SCMA网络系统总功耗较高，并且按照信道增益导致了系统资源浪费的问题，本发明提供一种基于SCMA系统节能的资源分配方法。

为了实现根据本发明的目的和优点，提供了一种基于SCMA系统节能的资源分配方法，包括以下步骤：

步骤一：根据系统模型和下行链路传输策略构建功率最小化问题模型和进行初始化参数设置；

步骤二：对目标函数进行凸优化求解，获取功率分配优化模型，为每个用户进行功率分配；

步骤三：根据步骤二获取的功率分配以及信道状态，建立线性优化模型进行子载波分配；

步骤四：把步骤二获取的功率分配和步骤三获得的子载波分配进行联合迭代优化。

优选的是，所述步骤一中，功率最小化模型为：

s.t.Cl:

C2:

C3:

C4:

C5:

用户数为K＝{1,2,3...K}，子载波数表示J＝{1,2,3...J}，p_j，k表示基站使用第j个子载波传输第k个用户数据时分配的功率；F＝{f_j,k}表示用户码本和子载波之间的映射关系矩阵，f_j,k＝1表示第k个用户码本占用第j个子载波，否则f_j,k＝0； C1～C5分别表示约束条件；C1保证每个用户的传输速率大于要求的最小速率C2保证每个码本占据d_v个子载波，保证SCMA码字的稀疏特性，C3限制每个子载波复用信号的最大数量，d_f表示每个子载波可复用的最大用户数。 C5保证码本上用户传输功率为正。