[发明专利]非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法

权利要求书

1.一种非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取系统中所有用户的信道状态信息和所有子载波，根据所有用户的信道状态信息和子载波对所有用户按照子载波进行分组，获得每个子载波与用户的对应关系，以及每个子载波上的强用户和弱用户；

步骤2：获取系统的信道增益误差，根据用户的信道状态信息和信道增益误差计算每个强用户的初始功率分配因子，采用差分凸优化方法对每个强用户的初始功率分配因子进行迭代，迭代结束后，获得每个强用户的功率分配因子和每个弱用户的功率分配因子；

步骤3：获取每个子载波的注水功率，根据每个子载波的注水功率、每个强用户的功率分配因子和每个弱用户的功率分配因子获得每个用户的当前分配功率，并对每个用户的当前分配功率进行更新，获得每个用户的实际分配功率；

步骤3.1：将每个子载波上的最大的用户的信道增益作为该子载波的增益，根据每个子载波的增益对子载波进行注水，得到每个子载波的注水功率，根据注水功率对子载波进行降序排列；

步骤3.2：根据每个子载波的注水功率和每个子载波上每个用户的功率分配因子，获得每个用户的当前分配功率；

步骤3.3：计算当前第n个子载波上弱用户的吞吐量并判断，n∈[1,N]，N为子载波的总数，若当前第n个子载波上弱用户的吞吐量大于最小吞吐量，则更新该子载波上每个用户的当前分配功率并对排序在该子载波前的所有子载波上的用户的当前分配功率进行等比例缩减，令n＝n-1，返回步骤3.3；

若当前第n个子载波上弱用户的吞吐量小于等于最小吞吐量，则终止迭代，将此时所有子载波上每个用户的当前分配功率作为实际分配功率。

2.如权利要求1所述的非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法，其特征在于，步骤2中采用式Ⅰ计算每个强用户的初始功率分配因子：

其中，a_n表示子载波n中强用户的初始功率分配因子，P_n为n个子载波平均分得的功率，表示信道估计误差的方差，表示高斯白噪声功率，_Rmin表示用户最小吞吐量约束，ε表示用户中断概率。

3.如权利要求1所述的非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法，其特征在于，步骤1包括如下子步骤：

步骤1.1：获取系统中所有用户的信道状态信息和所有子载波，将各个用户在子载波上的信道状态信息初始化为信道增益矩阵，将信道增益矩阵中每一个子载波上所有用户的信道增益替换为每个用户占该子载波信道增益和的比例，得到等效信道增益矩阵；

步骤1.2：选出所有用户等效增益最大的子载波，其中，对于任意一个用户，选出该用户在等效信道增益矩阵中的等效增益最大的子载波；

步骤1.3：统计出每个子载波被选择的次数，获取被选择的次数超过子载波复用用户数m的子载波；按照等效增益的大小，为被选择的次数超过子载波复用用户数m的每个子载波分配等效增益最大的m个用户，将其他用户在该子载波上的等效增益修正为0；

步骤1.4：返回步骤1.2且步骤1.3中被分配过的用户则不继续返回，至所有子载波都被分配了m个用户后，停止循环。

4.如权利要求3所述的非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法，其特征在于，所述的每个子载波最大复用数m＝2。

5.如权利要求1所述的非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法，其特征在于，步骤3.2中采用式Ⅱ来计算每个子载波的注水功率：

p_n＝1/(λln2)-1/H_n 式Ⅱ

其中，λ表示拉格朗日算子，H_n指子载波n上的等效信道增益。

6.如权利要求3所述的非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法，其特征在于，步骤3.3中采用式Ⅲ来计算弱用户的吞吐量R_w：

其中，ρ是引入额外信道误差的系数，表示高斯白噪声功率，弱用户的信道增益，p_i,n表示用户i的当前分配功率，表示用户i的信道增益，表示信道估计误差的方差。