[发明专利]基于多用户场景的CR-NOMA通信系统性能优化方法

说明书

本发明涉及一种基于多用户场景的CR‑NOMA系统性能优化方法，属于无线移动通信领域；t₁时隙，SS发送叠加信号X(t₁)给全双工中继R和第一次级用户D₀；R从t₁时隙的接收信号中译码获得D₀，D₁…D_M的期望信号，并重新编码信号x₀(t₁)，x₁(t₁)，x₂(t₁)…x_M(t₁)；t₂时隙，SS发送叠加编码X(t₂)给R和D₁，且R将编码后的信号发送给R，及次级用户D₀，D₁…D_M；D₀对接收信号进行最大比合并，并译码信号y₀(t₂)，D_m(m∈(1，2，…，M))译码接收信号y_m(t₂)；根据香农公式，计算D₀和D_m(m∈(1，2，…，M))的可达速率，并基于中断概率定义，计算用户中断概率；基于近端用户最优功率分配，最大化系统总可达速率。

技术领域

本发明属于无线移动通信领域，涉及认知无线电频谱感知技术和非正交多址接入技术。

背景技术

近年来无线通信技术的快速发展增加了对频谱资源的需求，而许多授权频段的低效率使用进一步凸显了频谱稀缺成为当前亟需解决的问题之一。认知无线电CR技术可以有效缓解静态频谱分配策略与动态频谱需求之间的矛盾，通过实时监测授权用户对于授权频段的占用情况，次级用户能够在不对PU造成干扰的前提下，机会性地接入授权频段进行通信，提高频谱效率。非正交多址接入NOMA系统用户通过接收叠加信号，并利用串行干扰消除SIC技术获取自身信号。尽管相比正交多址接入OMA用户接收机的实现复杂度有所提高，但可以获得更高的频谱效率，体现了NOMA技术以接收机复杂度换取频谱效率提升的思想。为了进一步提高频谱效率，将CR技术引入NOMA(CR-NOMA)，次级用户动态性地获得的授权频谱接入机会，系统整体吞吐量提升。

协作通信技术是对抗路径损失、信道衰落和阴影效应的有效技术,它可以有效地增加通信覆盖区域并提升用户的服务质量。在协作通信系统中,通过利用中继节点转发源节点的信号,可以获得类似于MIMO系统的空间分集增益,称之为协作分集。中继节点的工作模式可以分为全双模式和半双工模式。当中继节点采用半双工模式时,中继节点在接收和发送时只能限制在正交信道上,使得频谱利用效率较低,而当中继节点采用全双工模式时,中继节点仅需要一条端到端的信道进行传输,使全双工协作协议相比半双工协作协议可以获得更高的容量性能。然而由于中继节点处于全双工模式时,只有一根接收天线的日的节点在理想情况下同时接收到来自中继链路和直达链路的信号,对近端用户产生干扰，造成了近端用户通信质量降低。因此提高远端用户的通信质量时，反而使得近端用户通信质量降低。业内一直注重边缘用户的传输速率与服务质量,而忽视了近端用户的通信质量。

综上所述，现有技术存在的问题是：频谱效率需要进一步提高，且传统NOMA中继系统中近端用户和远端用户的通信质量难以同时得到保证。

解决上述问题的难度：在提高远端用户的通信质量的同时，要保证近端用户所受影响较小，保证系统总体性能的上升。

解决上述技术问题的意义：结合CR、NOMA和全双工技术，在保证用户公平性的基础上，最大化系统总可达速率，可以提升系统总可达速率和频谱效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于多用户场景的CR-NOMA通信系统性能优化方法，用于提高频谱效率，同时提高近端和远端用户的通信质量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：