[发明专利]一种基于非完美串行干扰消除的功率分配方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于非完美串行干扰消除的功率分配方法，该方法包括：基站设置单位功率价格，并将制定的价格发送给用户端；用户端根据基站设定的价格确定从基站处购买的功率量，并将购买的功率量发送给基站；基站根据用户端的功率购买量重新调整更新价格；基站和用户不断博弈，直至基站的功率价格和用户的功率购买量达到均衡状态；获取均衡后的用户功率，完成功率分配；本发明在保证服务质量和用户公平性前提下采用非完美串行干扰消除的功率分配方法，使得算法更简单和准确。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于非完美串行干扰消除的功率分配方法。

背景技术

随着移动通信技术发展，已从单纯的话音业务拓展到移动互联网业务。由于物联网飞速发展，移动流量呈指数级增长。传统的正交多址接入的频谱效率和允许接入的用户是有限的，已经不能满足这种爆炸性的用户增长。与正交多址接入方式不同，非正交多址接入可在同一频带叠加复用多个用户，并通过串行干扰消除(Successive InterferenceCancellation，SIC)技术消除其他用户所造成的干扰。非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)作为5G(5th-Generation)关键技术之一，可以在5G物联网时代满足低时延\高可靠以及海量接入等需求。

目前，多天线输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术是近年来研究的热点，它在4G(4th-Generation)中用于提高通信系统的频谱效率，是4G的关键技术，并且在5G中也同样会作为一项关键技术出现。例如专利申请号为CN201811267625.9的《基于干扰抑制的多小区MIMO-NOMA最优功率分配方法》公开了：构建多小区MIMO-NOMA系统模型；通过干扰技术消除小区干扰得出功率分配的数学模型；构造紧下界系数和相应代换，将原功率分配问题转化为凸优化问题；通过迭代求最优功率。通过该方法使得系统能够更快的传输数据。

但是该方法在求取最优功率时采用了凸差规划的功率分配算法，该算法的计算量大，计算的过程复杂，不利于数据传输。

发明内容

为解决以上现有技术问题，本发明提出了一种基于非完美串行干扰消除的功率分配方法，包括：基站设置单位功率价格，并将制定的价格发送给用户端；用户端根据基站设定的价格确定从基站处购买的功率量，并将购买的功率量发送给基站；基站根据用户端的功率购买量重新调整更新价格；基站和用户不断博弈，直至基站的功率价格和用户的功率购买量达到均衡状态；获取均衡后的用户功率，完成功率分配；

所述用户端购买的功率量包括：基站获取用户的有效信道增益，根据每个用户的信干噪比和香农公式构建系统吞吐量最大化模型；根据用户端和基站的连接关系，构建多个一主一从的斯坦克尔伯格博弈模型，定义用户为买方，基站为卖方；根据系统吞吐量最大化模型确定用户的功率限制、系统最大功率约束、用户间公平性约束以及用户服务质量约束条件，得到买方的效用优化模型；采用拉格朗日乘数法和次梯度迭代法计算买方的效用优化模型，根据效用优化模型得到用户端的购买的功率量；

所述基站设置单位功率价格：根据功率价格和基站售卖单位功率的成本获得卖方的效用函数，根据最大化效用函数构建卖方的效用优化模型；根据效用优化模型计算单位功率价格。

优选的，系统吞吐量最大化模型为：

优选的，所述系统为MIMO-NOMA系统，系统中基站天线数为M1，用户的天线数为N，且N≥M1；用户已经被分为M簇，每簇内共有L个用户，小区的用户数为G＝M×L；每簇用户均使用非正交多址接入技术。

进一步的，基站处的发送信号为：

优选的，斯坦克尔伯格博弈模型包括：

各用户端根据基站制定的价格从基站处购买功率，买方的效用函数为：