[发明专利]基于公平性及频谱效率最优的功率分配方法

权利要求书

1.一种基于公平性及频谱效率最优的功率分配方法，其特征在于，求解以下最优化问题(P₁)，将得到的最优分配发射功率作为下行NOMA-RS系统中各个用户的分配发射功率：

(P₁):

其中，p＝{p_m,n}，p_m,n表示下行NOMA-RS系统中第m簇中第n个用户的分配发射功率，m＝1,2,…,M，M表示下行NOMA-RS系统中所有用户所划分得到簇的数量，n＝1,2,…,N，N表示每个簇中的用户数量，簇中用户按照中继到用户的信道增益升序排列；表示用户在NOMA-RS系统中的可达数据率，计算公式为P表示下行NOMA-RS系统基站处的总发射功率；表示用户在OMA-RS系统中的用户可达数据率，计算公式为其中h_m,n表示基站与用户之间的等效信道矩阵，w_m表示第m簇的预编码向量，g_m,n表示中继到用户之间的信道增益矩阵，σ²表示预设的方差，β表示中继的放大系数；γ_m,n表示用户处检测得到的中继对用户发射符号s_m,n的信噪比，计算公式为表示用户处检测得到的中继对同一簇中第k个用户发射符号s_m,k的信噪比，计算公式为：

最优分配发射功率的求解方法包括以下步骤：

S1：令迭代次数t＝0；

S2：初始化分配发射功率矢量p[0]＝{p_m,n[0]}，拉格朗日乘子λ[0]，拉格朗日乘子矢量υ[0]＝{υ_m,n[0]}，μ[0]＝{μ_m,n[0]}，κ[0]＝{κ_m,n,k[0]}，其中λ[0]≥0，υ_m,n[0]≥0，μ_m,n[0]≥0，κ_m,n,k[0]≥0；

根据初始化的分配发射功率计算得到用户在OMA-RS系统中的用户可达数据率然后计算得到令松弛变量φ_m,n[0]＝δ_m,n[0]，得到初始化的松弛变量矢量f[0]＝{φ_m,n[0]}；

S3：采用如下公式更新最优信道均衡系数：

其中，β表示中继的放大系数，h_m,n表示基站与用户之间的等效信道矩阵，w_m表示第m簇的预编码向量，g_m,n表示中继到用户之间的信道增益矩阵，σ²表示预设的方差；

S4：采用如下公式更新最优权重因子：

S5：采用如下公式更新分配发射功率：

其中：

S6：利用梯度下降法对拉格朗日乘子和拉格朗日乘子矢量进行更新，得到拉格朗日乘子λ[t+1]，拉格朗日乘子矢量υ[t+1]＝{υ_m,n[t+1]}，μ[t+1]＝{μ_m,n[t+1]}，κ[t+1]＝{κ_m,n,k[t+1]}；

S7：根据当前的最优分配发射功率p_m,n[t+1]计算得到用户在OMA-RS系统中的用户可达数据率然后计算得到更新松弛变量φ_m,n[t+1]＝δ_m,n[t+1]；

S8：判断是否迭代次数t＜T_max，T_max表示预设的最大迭代次数，如果是，进入步骤S9，否则进入步骤S10；

S9：令t＝t+1，返回步骤S3；

S10：将当前的分配发射功率矢量p[T_max]＝{p_m,n[T_max]}中各个分配发射功率作为下行NOMA-RS系统中各个用户的最优分配发射功率。