[发明专利]NOMA系统中的功率分配方法

摘要

本发明公开了NOMA系统中一种最大化最低用户速率的功率分配方法，适用于包括1个基站和2K个用户的单天线下行NOMA系统，且基站和用户都配置单天线。基站根据信道条件以及每个用户的速率需求计算每个用户所需的最低功率以及每个簇所需的最低功率，推导每个簇的用户最低信干噪比与该簇的总功率之间的关系，以每个簇所需的最低功率以及所有簇需要的总功率作为约束条件，建立使得最低用户速率最大化的功率分配优化问题，在求解该问题的过程中，首先为每个簇分配满足速率需求的初始功率，然后通过多次调整部分簇的功率得到用户最低信干噪比最大化时每个簇的功率，然后为每个用户分配功率。

主权项

1.NOMA系统中的功率分配方法，适用于包括1个基站和2K个用户的单天线下行NOMA系统且用户和基站都配置单天线，且基站和用户都配置单天线，其特征在于：包括如下步骤：A，基站根据自身到2K个用户的信道将用户分簇，每个簇包含两个用户，共分为K个簇，分别用uk1和uk2表示第k个簇的用户，k＝1,2,…,K，基站到uk1和uk2的信道分别为hk1和hk2，|hk1|≥|hk2|，基站为每个簇分配一个子频段，簇间子频段正交；B，分别用p_k1和p_k2表示基站为u_k1和u_k2分配的功率，p_k＝p_k1+p_k2，p_k是基站为第k个簇分配的总功率，基站根据信道计算u_k1译码自身期望接收信号时的信干噪比s_k1，基站根据信道计算u_k2译码自身期望接收信号时的信干噪比s_k2，K是簇的总数，σ²是用户接收到的噪声的方差；C，基站根据u_k1要求的最低单位带宽速率r_k1得到u_k1所需的功率满足a_k2是u_k1的最低单位带宽速率需求r_k1对应的信干噪比，基站根据u_k2要求的最低单位带宽速率r_k2得到u_k2所需的功率满足a_k2是u_k2的最低单位带宽速率需求r_k2对应的信干噪比，K是簇的总数；D，基站根据步骤C得到的u_k1和u_k2所需的最低功率以及p_k＝p_k1+p_k2计算得到第k个簇所需的最低功率p_k0，K是簇的总数；E，令v_k是第k个簇内两个用户的信干噪比的最小值，推导v_k与该簇的总功率p_k的关系可得，其中，K是簇的总数，△_k1是a_k1>a_k2且u_k1和u_k2的速率相同时该簇所需的最低功率，△_k2是a_k1≤a_k2且u_k1和u_k2的速率相同时该簇所需的最低功率；F，基站设置总功率建立使得2K个用户中最低速率最大化的功率分配优化问题，其中，约束条件C1表示基站的总功率为Pmax，约束条件C2表示为第k个簇分配的功率不能低于该簇所需的最低功率，否则无法满足第k个簇内用户的速率需求，pk′是为第k个簇分配的最优功率，k＝1,2,…,K，K是簇的总数；G，基站求解步骤F中的优化问题，得到pk′，k＝1,2,…,K，K是簇的总数；H，根据步骤G求得的p_k′，k＝1,2,…,K，为每个用户分配功率，分别用p_k1′和p_k2′表示为u_k1和u_k2分配的功率，若a_k1>a_k2且p_k′≤△_k1，若a_k1>a_k2且p_k′>△_k1，若a_k1≤a_k2且p_k′≤△_k2，若a_k1≤a_k2且p_k′≤△_k2，进一步，所述步骤G具体包括：G1，令令p_k＝p_k0+β，用minrate表示最小的信干噪比，令minrate＝0且i＝0，令矩阵U为空矩阵，k＝1,2,…,K，K是簇的总数，i表示迭代次数，U的每行用来存放每次迭代过程中的功率；G2，根据pk计算vk，k＝1,2,…,K，K是簇的总数，令mv＝min{vk,k＝1,2,…,K}，若mv大于minrate，令index＝0且执行步骤G3及其后面的步骤，若mv小于等于minrate，则已经找出了最优功率，U(i‑1,k)就是为第k个簇分配的功率，即pk′＝U(i‑1,k)，无需执行步骤G3；G3，令i＝i+1且U(i,k)＝pk，k＝1,2,…,K，令集合V为空集，将vk放在集合V中，找出V中最小的元素对应的下标，用j表示，令pj＝pj+θ，θ是大于0的正数且θ<β，θ的取值可调整，K是簇的总数；G4，找出V中的最大的元素对应的下标，用m表示，若pm0+θ

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