[发明专利]一种基于全双工协作NOMA系统的功率分配方法

说明书

本发明涉及一种基于全双工协作NOMA系统的功率分配方法，属于无线通信领域，该方法为：基站发送叠加信号到中继用户和远端用户；中继用户接收信号，并采用SIC进行解码，远端用户则直接解码远端用户的信号；基站发送新的叠加信号到中继用户和远端用户，同时中继用户转发上一时隙远端用户的信号，并受到全双工模式带来的自干扰影响；远端用户接收到来自中继用户和基站的信号，并对接收到的信号进行MRC合并，中继用户则在受到自干扰的情况下进行SIC；求得中继用户和远端用户的速率，通过最大化用户的最小速率来进行功率分配。由于该分配方法提高了系统和速率，因此本方案下系统可以表现出比固定功率分配和随机功率分配更好的性能。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种基于全双工协作NOMA系统的功率分配方法。

背景技术

为了满足日益增加的频谱效率要求，NOMA作为一种新型多址接入方法，近年来受到极大关注。NOMA技术允许在同一个资源块(时间/频率/编码)中通过不同的功率同时为多个用户服务。与OMA的不同之处在于，NOMA在发射端采用功率复用和叠加编码技术，为不同用户分配不同功率，以便于接收端根据不同功率区分用户，故而接收端可以利用SIC来提取传输信息，这使其具有比OMA更好的频谱效率。因此合理的功率分配可以有效提高系统的性能，扩大采用NOMA技术带来的性能优势。

综上所述，现有技术存在的问题是：合理的功率分配可以提高系统性能，但现存很少关于协作NOMA系统的功率分配的研究。

解决上述问题的难度：在保证用户公平性的同时，总体提高用户的速率。

解决上述问题的意义：在针对基于NOMA的中继协作通信系统中，通过求得优化最小速率问题的闭式解，可以实现合理的功率资源分配，提高系统性能。

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协作NOMA通信系统的功率分配算法，用于提高系统速率进而提高系统性能。

第一方面，本申请提供了一种基于全双工协作NOMA系统的功率分配方法，所述方法包括：基站发送叠加信号到中继用户和远端用户；中继用户接收信号，并采用SIC进行解码；基站发送新的叠加信号到中继用户和远端用户，同时中继用户转发上一时隙远端用户的信号，并受到全双工模式带来的自干扰影响；远端用户接收到来自中继用户和基站的信号，并对接收到的信号进行MRC合并，中继用户则在受到自干扰的情况下进行SIC；求得中继用户和远端用户的速率，通过最大化用户的最小速率来进行功率分配。

进一步地，所述方法还包括：当中继用户接收信号，并采用SIC进行解码，其中考虑非理想SIC。

进一步地，所述方法还包括：基站发送新的叠加信号到中继用户和远端用户，同时中继用户转发上一时隙远端用户的信号，并受到全双工模式带来的自干扰影响；当近端用户充当中继时，假设中继用户的发送功率是常数，同时用户处的噪声都是零均值单位方差的高斯白噪声。

进一步地，所述方法还包括：所述远端用户接收到来自中继用户和基站的信号，并对接收到的信号进行MRC合并，中继用户则在受到自干扰的情况下进行SIC，包括：远端用户分别解码来自基站和中继用户的信号，获取解码时得SINR；对远端用户进行MRC合并，获得MRC合并后的SINR；中继用户考虑自干扰的情况，根据SIC准则，考虑非理想SIC，依次解码远端用户和中继用户的信号，并获得解码时的SINR。

进一步地，所述方法还包括：求得中继用户和远端用户的速率，通过最大化用户的最小速率来进行功率分配，包括：根据香农公式，依次求得中继用户和远端用户的可实现速率；根据最大化系统最小速率思想，以基站最大发送功率为约束，列出优化问题，并求解该优化问题。