[发明专利]一种面向非正交多址接入的多用户功率控制方法

说明书

本发明公开了一种面向非正交多址接入的多用户功率控制方法，包括步骤：包括步骤：S1、根据已知的NOMA用户分簇方案、用户最低QoS需求和信道增益值，计算基站最低的QoS保障总功率值，若基站的可用总功率大于或等于最低的QoS保障总功率值时，则进行步骤S2；S2、按斯坦伯格博弈理论以基站为卖方，以NOMA簇为买方对多个NOMA簇间的功率分配问题进行博弈模型建模，所述博弈模型以最大化基站卖出资源效益为目标，以基站功率资源和各个用户最小数据传输速率为约束为每个NOMA簇的用户进行功率分配；S3、由S2建立的优化问题得到每个NOMA簇组成用户各自的功率分配值。本发明尽可能地保证各个用户的最低QoS需求的前提下最大化基站售出QoS溢出功率所得收益，符合现实应用的场景能够有效地应用于工程实际。

技术领域

本发明涉及一种多用户功率控制方法，特别是涉及一种面向非正交多址接入的多用户功率控制方法。

背景技术

在非正交多址关键技术中，如何高效地实现多用户多NOMA簇间的功率控制是无线通信研究的重点内容之一。在采用非正交多址接入技术的网络场景中，大量用户采用两两用户配对的原则进行NOMA分簇。但是，由于每个用户独立且不同的最小传输速率约束以及信道增益，使得基站功率如何在多个NOMA簇以及用户间动态地进行功率控制成为了面向非正交多址接入的多用户网络中的热点和难点。现有的面向非正交多址接入的功率控制方法大部分是以最大化网络吞吐量和能量效率等性能或者在NOMA簇间采用均匀分配功率值进行的，且多个NOMA簇间的功率控制方法常以迭代的方式求得，因此在实际应用中效率较低。

发明内容

针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种面向非正交多址接入的多用户功率控制方法，在尽可能地保证各个用户的最低QoS需求的前提下最大化基站售出QoS溢出功率所得收益。

本发明技术方案是这样的：一种面向非正交多址接入的多用户功率控制方法，包括步骤：S1、根据已知的NOMA用户分簇方案以及相应的用户最低QoS需求和信道增益值，计算基站最低的QoS保障总功率值，若基站的可用总功率大于或等于所述最低的QoS保障总功率值时，则进行步骤S2；S2、按斯坦伯格博弈理论以基站为卖方，以NOMA簇为买方对多个NOMA簇间的功率分配问题进行博弈模型建模，所述博弈模型以最大化基站卖出资源效益为目标，以基站功率资源为约束为每个NOMA簇的用户进行功率分配；S3、由S2建立的优化问题得到组成每个NOMA簇的两个配对用户各自的功率分配值。

进一步地，所述最低的QoS保障总功率值是基站在已知NOMA分簇的前提下，为用户无偿提供且恰好保证所有用户最低数据传输速率的总功率值。

进一步地，所述博弈模型中卖方效用函数定义为基站售卖功率资源给所有NOMA簇的QoS溢出功率值所获得的收益，所述卖方效用函数表示为其中β表示为NOMA簇i购买单位功率时的价格，p_i,1和p_i,2为在NOMA簇i中第1和第2用户的功率值，为NOMA簇i的最低QoS的需求的功率值，表示NOMA簇i的QoS溢出功率值，表示NOMA簇i在购买时所付的代价。

进一步地，所述博弈模型中买方效用函数定义为NOMA簇中用户获得基站资源所得到的速率与其付出的代价之差，所述买方效用函数表示为其中R_i,1和R_i,2为在NOMA簇i中第1和第2用户的数据传输速率，β表示为NOMA簇i购买单位功率时的价格，表示NOMA簇i在购买时所付的代价。

进一步地，所述步骤S3通过基站下行总功率p_max与系统参数的比较直接获得每个NOMA簇的每个组成用户功率控制向量的闭合解。