[发明专利]一种考虑SIC能耗的两用户NOMA下行能效优化方法

权利要求书

1.一种考虑SIC能耗的两用户NOMA下行链路能效优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据当前网络信息获取基站发射功率P、小区中执行NOMA通信的两个用户与基站之间的信道条件，以及用户接收机为执行SIC所需要进行复用信号分离的信号差门限阈值θ；

(2)根据两个用户中信道条件较好的用户2的信道条件H₂、所述基站发射功率P以及所述信号差门限阈值θ确定能效最优的两个用户功率分配系数a₁和a₂；

其中，a₁是指两个用户中信道条件较差的用户的功率分配系数，a₂是两个用户中信道条件较好的用户的功率分配系数；

(3)按照所述两个用户功率分配系数对两个用户进行功率分配，为信道条件较差的用户分配a₁P，为信道条件较好的用户分配a₂P，获得最大能效；

所述步骤(2)包括如下子步骤：

(2.1)比较两个用户的信道条件，获取信道条件好的用户2的当前信道条件H₂；

(2.2)根据所述信道条件H₂、基站发射功率P以及信号差门限阈值θ确定能效最优的两个用户功率分配系数a₁和a₂；

$a_1=\frac{1}{2}+\frac{1}{2}{\[{\left(\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(ln\right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{4}\right)}^2+\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(ln\right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{2}\]}^{\frac{1}{2}}-\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(ln\right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{8};$

$a_2=\frac{1}{2}-\frac{1}{2}{\[{\left(\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{4}\right)}^2+\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{2}\]}^{\frac{1}{2}}+\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{8};$

其中，n是指用户热噪声；a₁+a₂＝1。

2.如权利要求1所述的两用户NOMA下行链路能效优化方法，其特征在于，所述步骤(2.2)包括如下子步骤：

(2.2.1)通过基站同时向两个用户传输相互叠加的信号，

用户1接收到的信号

用户2接收到的信号

其中，n₁为用户1的热噪声，n₂为用户2热噪声；n₁,n₂～CN(0,1)，n₁＝n₂＝n；其中，s₁为基站发送给用户1的信息，s₂为基站发送给用户2的信息；

(2.2.2)由用户2执行SIC，先解码用户1的信息，将用户1的信息从相互叠加的信号中移除后再解码用户2自身的信息；

(2.2.3)获取用户2的中断概率

(2.2.4)获取两个用户的数据速率：

$R_1={\log }_2(\frac{a_1{{\mathrm{PH}}_1}^2}{a_2{{\mathrm{PH}}_1}^2+n_1}+1),$

$R_2={\log }_2(\frac{a_2{{\mathrm{PH}}_2}^2}{n_2}+1)\·\exp (-\frac{\mathrm{\θ}}{(a_1-a_2)P});$

其中，R₁是指用户1的数据速率，R₂是指用户2的数据速率；

(2.2.5)在考虑用户2的SIC电路能耗情况下，获取NOMA系统的能效方程

其中P_SIC是指用户2执行SIC所消耗的能量；

(2.2.6)根据a₁+a₂＝1，将能效方程变换成关于用户2的功率分配系数a₂的函数，

${\mathrm{\η}}_{EE}=\frac{{\log }_2(\frac{(1-a_2){{\mathrm{PH}}_1}^2}{a_2{{\mathrm{PH}}_1}^2+n_1}+1)+{\log }_2(\frac{a_2{{\mathrm{PH}}_2}^2}{n_2}+1)\·\exp (-\frac{\mathrm{\θ}}{(1-2a_2)P})}{P+P_{SIC}};$

(2.2.7)使η_EE最大，对所述函数进行求导获得

$a_2=\frac{1}{2}-\frac{1}{2}{\[\left(\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{4}\right)+\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{2}\]}^{\frac{1}{2}}+\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{8};$

并进一步根据a₁+a₂＝1获得

$a_2=\frac{1}{2}-\frac{1}{2}{\[{\left(\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{4}\right)}^2+\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{2}\]}^{\frac{1}{2}}-\frac{\frac{2\mathrm{\θ}}{P}\·\left(\ln \right(\frac{{\mathrm{PH}}_2}{n})-1)}{8}.$