[发明专利]NOMA系统用户配对和功率分配联合优化方法及装置

权利要求书

1.一种NOMA系统用户配对和功率分配联合优化方法，其特征在于，包括：

对物理域内的每个强用户和每个弱用户进行配对；

确定使所有用户对遍历和速率的期望值最大时，强用户和弱用户的配对方案以及功率分配方案，作为优化方案；

其中，所述强用户和弱用户分别根据信道功率增益大小划分，所述遍历和速率为每一用户对的总遍历速率；若一个强用户和一个弱用户共享频谱，但不能同时满足功率约束和QOS条件，则工作在OMA模式；若一个强用户和一个弱用户共享频谱，能同时满足功率约束和QOS条件，则工作在NOMA模式；弱用户多于强用户时，未匹配强用户的弱用户视为虚拟用户对。

2.根据权利要求1所述的NOMA系统用户配对和功率分配联合优化方法，其特征在于，所述确定使所有用户对的遍历和速率的期望值最大时，强用户和弱用户的配对方案以及功率分配方案之前，还包括根据如下公式确定每一用户对的遍历和速率：

虚拟对的遍历和速率为：

OMA对的遍历和速率为：

NOMA对的遍历和速率为弱用户的遍历速率和强用户的遍历速率之和，其中，弱用户的遍历速率为：

NOMA对的强用户的遍历速率为：

其中，S表示强用户，W表示弱用户；VIR表示虚拟对，表示期望运算；g表示用户对，在其它参数符号中表示用户对相应的参数，可省略；r_g为用户对的遍历和速率，R_W,g为弱用户的实时数据速率；σ²为噪声功率，为单个用户的最大传输功率，h_W,g为弱用户的信道功率增益；R_S,g为强用户的实时数据速率，为多路损耗参数，h_S,g为强用户的信道功率增益，p_W,g和p_S,g分别为弱用户和强用户分配的功率，h_S为强用户的信道功率增益，p_S为强用户功率分配结果。

3.根据权利要求1或2所述的NOMA系统用户配对和功率分配联合优化方法，其特征在于，瑞利衰落模型中，OMA对中两个用户在瑞利衰落模型下的遍历速率分别为：

虚拟对的遍历和速率为：

NOMA对中，两个用户的遍历速率分别为：

其中，X～exp(θ^-1)；

其中，和分别为相对于噪声功率的归一化平均信道增益；Rayleigh表示瑞利衰落模型；和δ_S、δ_W分别表示强用户、弱用户的大尺度径损分量和信道衰落增益，α为路径损失指数。

4.根据权利要求1或2所述的NOMA系统用户配对和功率分配联合优化方法，其特征在于，莱斯衰落模型中：

OMA对中两个用户的遍历速率分别为：

NOMA对中的遍历速率分别为：

虚拟对的遍历和速率为

其中，

其中，Rician表示莱斯衰落模型，Ω为平均信道增益，K为莱斯因子；为广义积分函数。

5.根据权利要求1所述的NOMA系统用户配对和功率分配联合优化方法，其特征在于，每个用户的遍历速率满足上下界条件，相应地，所述确定使所有用户对的遍历和速率的期望值最大时，强用户和弱用户的配对方案以及功率分配方案之前，还包括：确定每个用户的遍历速率上下界条件；

根据上界UB条件或下界LB条件，确定所有用户对的遍历和速率的约束条件。