[发明专利]一种SCMA系统的子载波和功率分配方法

说明书

本发明公开了一种SCMA系统的子载波和功率分配方法，包括：以最大化系统用户总平均意见分数和最小化系统功耗为预设的两个目标，利用权值将所述两个目标同时优化，并以每个用户差异化体验质量需求、基站总发射功率及SCMA稀疏特性为约束，建立子载波和功率分配优化模型；将优化问题转化为子载波分配和功率分配两个子问题，利用网格自适应直接搜索算法得到优化的子载波分配方案，根据得到的子载波与用户的对应关系，采用连续凸逼近算法，得到每个用户在子载波上的功率。本发明能够有效提升用户QoE，并实现QoE和系统功耗间的折衷。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种SCMA系统的子载波和功率分配方法。

背景技术

随着无线通信网络的飞速发展，数据流量爆炸式增长，传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access，OMA)技术在支持超高系统容量和海量用户连接方面遇到了瓶颈，已不能满足5G通信需求。因此，新型多址技术被提出并引起了工业界和学术界的广泛重视。其中，稀疏码多址接入技术(Sparse Code Multiple Access，SCMA)可以有效提高用户接入密度和频谱利用率。

现今频谱资源稀缺与设备和流量的急剧增长相互矛盾，因此研究SCMA资源分配具有十分重要的意义。目前，关于SCMA资源分配的研究较少，且现有研究主要以最大化传输速率和最大化系统能效为目标，未发现针对SCMA系统用户体验质量(Quality ofExperience，QoE)的研究。因此，考虑优化用户业务QoE，结合降低系统功耗的思想，对SCMA系统子载波和功率资源的分配展开研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SCMA系统的子载波和功率分配方法，以优化用户业务QoE和功耗，通过子载波和功率资源的分配，有效提升用户QoE，并实现QoE和系统功耗间的折衷。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种SCMA系统的子载波和功率分配方法，包括以下步骤：

以最大化系统用户总平均意见分数(Mean Opinion Score，MOS)和最小化系统功耗为预设的两个目标，利用权值将所述两个目标同时优化，并以每个用户差异化体验质量(Quality of Experience，QoE)需求、基站总发射功率及SCMA稀疏特性为约束，建立子载波和功率分配优化模型；

将优化问题转化为子载波分配和功率分配两个子问题，利用网格自适应直接搜索(Mesh Adaptive Direct Search，MADS)算法得到优化的子载波分配方案，根据得到的子载波与用户的对应关系，采用连续凸逼近(Successive Convex Approximation，SCA)算法，得到每个用户在子载波上的功率。

进一步地，所述利用权值将所述两个目标同时优化，并以每个用户差异化体验质量(QoE)需求、基站总发射功率及SCMA稀疏特性为约束，表示为：

(P)