[发明专利]下行NOMA系统中最大化能量效率的功率分配方法

摘要

本发明公开了下行NOMA系统中最大化能量效率的功率分配方法，适用于包括1个基站和MK个用户的下行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最低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，对于每个簇，基站采用二分法找到该簇的功率不受限制时最大化该簇能量效率的功率，然后基于此结果，给出一种迭代的簇间功率分配方法，根据簇间功率分配的结果为每个用户分配功率。

主权项

1.下行NOMA系统中最大化能量效率的功率分配方法，其特征在于：适用于包括1个基站和MK个用户的下行NOMA系统，且基站和用户都配置单天线，包括如下步骤：/nA，基站根据自身到MK个用户的信道将用户分簇，每个簇包含M个用户，共分为K个簇，用u_km表示第k个簇中的第m个用户，k＝1,2,…,K，m＝1,2,…,M，基站到u_km的信道为h_km，|h_k1|²≥|h_k2|²≥…≥|h_kM|²，基站为每个簇分配一个子频段，簇间子频段正交；/nB，基站计算单个用户所需的最低功率以及单个簇所需的最低功率，具体过程如下：/nB1，用p_km表示基站为u_km分配的功率，p_k1≤p_k2≤…≤p_kM，p_k是基站为第k个簇分配的总功率，用r₀表示正确检测信号时对SINR的最低要求，基站计算得到p_km的取值满足σ²是用户接收到的噪声的方差，因此，u_km所需的最低功率为K是簇的总数，M是每个簇中用户的总数；/nB2，基站根据步骤B1得到的p_km满足的条件以及计算得到第k个簇所需的最低功率p_k0，P_max是基站的最大发送功率，K是簇的总数，M是每个簇中用户的总数；/nC，对于第k个簇，基站采用二分法找到该簇的功率不受限制时最大化该簇能量效率的功率p_k′，k＝1,2,…,K，K是簇的总数，具体过程如下：/nC1，对于第k个簇，令且t＝1，令/n /n其中，K是簇的总数；/nC2，令s_k2＝tP_max，若χ(s_k2)＞0，执行步骤C3，否则令t＝t+1，再行执行该步骤，直至χ(s_k2)＞0，k＝1,2,…,K，K是簇的总数；/nC3，令若χ(s_k2)＞ε，其中，ε是预先设定的接近于零的正数，则令s_k1＝s_k0且重复执行该步骤，若χ(s₂)＜-ε，则令s_k2＝s_k0且重复执行该步骤，若|χ(s₂)|＜ε，则令p_k′＝s_k0，无需重复执行该步骤，k＝1,2,…,K，K是簇的总数；/nD，基站为每个簇分配功率，具体过程如下：/nD1，基站为第k个簇分配功率p_k0，若p_k′≤p_k0，将该簇放在集合A中，否则将该簇放在集合B中，k＝1,2,…,K，K是簇的总数；/nD2，令其中，K是簇的总数；/nD3，对于集合B中的任意簇b，计算找出向量的最大元素对应的簇，用簇n表示，则重新为该簇分配功率其中，p_a表示为簇a分配的功率，p_b表示为簇b分配的功率，将簇n放入集合A中；/nD4，重复执行步骤D3直到将所有的功率分配完毕或者集合B为空集；/nE，用表示步骤D中基站为第k个簇分配的功率，基站为u_k1分配功率基站为u_km分配功率p_km0，k＝1,2,…,K，m＝2,3,...,M，K是簇的总数，M是每个簇中用户的总数。/n