[发明专利]一种非正交多址接入系统的功率控制方法

权利要求书

1.一种非正交多址接入系统的功率控制方法，其特征在于，包括：

S1:构建下行多用户NOMA系统模型，设置系统参数；

S2:定义一个新的系统性能度量函数，构建联合优化系统EE和SE的目标问题；

S3:将原始的多目标优化问题转化为仅包含单变量的单目标优化问题，提出一种基于两层优化的功率分配算法求解目标问题；

S4:内层，依据KKT条件推导出最佳的用户功率分配系数的闭合表达式，在此基础上，外层基于二分搜索算法寻找使联合目标函数最大化的最优系统发射功率。

2.根据权利要求1所述的一种非正交多址接入系统的功率控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

考虑下行多用户NOMA传输场景；其中，1个中心基站同时服务M个单天线用户。基站到第m个用户的信道系数为h_m＝g_md^-α/2，其中g_m表示瑞利衰落，d表示基站到第m个用户的距离，α为路径损耗指数；假设基站处可以获知所有用户的瞬时CSI，不失一般性，我们假设所有用户的信道增益可升序排列为：0＜|h₁|²≤|h₂|²…≤|h_M|²；

因此，第m个用户的可达速率可以表示为：

其中，P_max表示基站处的最大可用发射功率，为第m个用户的功率分配系数；

因此，系统的总吞吐量可表示为：

假设系统总带宽为单位带宽，则系统的EE和SE可分别表示如下：

η_SE＝R， (3)

其中，P_c为系统静态电路功率消耗，P为系统实际消耗的传输功率。

3.根据权利要求1所述的一种非正交多址接入系统的功率控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

引入权重因子，基于线性加权求和得到联合EE和SE的联合目标函数：

在基站最大发射功率的约束下，同时考虑所有用户的QoS需求，多用户NOMA系统EE和SE的多目标联合优化问题可构建如下：

maxλ_EE-SE, (6a)

所述数学问题的约束条件包括:

①系统的总发射功率约束：P_min≤P≤P_max且

②每个用户的最低服务质量要求：

显然，由于问题(6)非凸，很难在多项式时间内获得全局最优解。本发明通过证明目标函数的拟凹特性进而将该问题解耦为两层，并分别求解。

4.根据权利要求1所述的一种非正交多址接入系统的功率控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

首先给出以下定义：

基于上述定义，R可被重新整理为：

定义θ(θ∈{θ|0≤θ≤1})为实际消耗的传输功率P与基站总发射功率P_max的比值。此时，目标问题(6)的最终解为关于θ的函数。