基于非正交多址的空地协同通信方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于非正交多址的空地协同通信方法和装置，该方法包括获取卫星到目标用户之间的第一信道信息，以及基站到目标用户之间的第二信道信息；利用目标信道信息对目标用户进行调度分组，得到调度分组结果，其中，调度分组结果包括：卫星用户和基站用户，基站用户中包括至少一个NOMA分组；基于调度分组结果，利用目标信道信息生成波束，得到波束生成结果，波束生成结果中包括：卫星波束和每个NOMA分组的波束；基于调度分组结果和波束生成结果为卫星和基站分配发射功率，以使卫星和基站按照分配的发射功率发射信号，缓解了由于数据传输压力较大导致的网络服务质量较差，以及用户数量增多时系统服务容量不足的技术问题。

Method and device for air ground cooperative communication based on non orthogonal multiple access

The present invention provides a method and apparatus for cooperative communication based on non orthogonal multiple access space, the method includes obtaining a first channel information to target users between the satellite and the base station to the second channel information between users; to target users in the target channel information packet scheduling, scheduling packet scheduling results, among them, the packet includes a satellite base station and base station user user, user including at least one NOMA packet; packet scheduling based on the results of using the target channel information generated by the beam, beam generation, including wave Shu Shengcheng results: beam satellite beam and each NOMA packet based on the packet scheduling results; and the beam generation satellite and base station in order to make the allocation of transmission power, satellite and base station transmit power allocation according to the emission signal, alleviate the data transmission The technical problem of insufficient system service capacity when the network service quality is poor and the number of users increases.

【技术实现步骤摘要】
基于非正交多址的空地协同通信方法和装置
本专利技术涉及无线通信的
，尤其是涉及一种基于非正交多址的空地协同通信方法和装置。
技术介绍
随着通信技术的快速发展，移动通信数据也随之快速增长，例如，3G网络和4G网络，5G也正在酝酿中，人们通过移动通信网络请求移动数据的数据量也在飞速增长中。迅速增长的通信数据给下一代无线通信网络带来了越来越多的挑战，据统计，截止到2020年，无线通信数据的增长预计将达到1000倍。那么移动通信网络将承受巨大的通信压力，这就必定影响移动通信网络的服务质量和移动通信网络的系统性能。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于非正交多址的空地协同通信方法和装置，以缓解了由于数据传输压力较大导致的网络服务质量较差，以及用户数量增多时系统服务容量不足的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于非正交多址的空地协同通信方法，包括：获取目标信道信息，其中，所述目标信道信息包括：卫星到目标用户之间的第一信道信息，基站到所述目标用户之间的第二信道信息，所述目标用户为所述基站覆盖区域中的用户；利用所述目标信道信息对所述目标用户进行调度分组，得到调度分组结果，其中，所述调度分组结果包括：卫星用户和基站用户，所述基站用户中包括至少一个NOMA分组；基于所述调度分组结果，利用所述目标信道信息生成波束，得到波束生成结果，其中，所述波束生成结果中包括：卫星波束和每个所述NOMA分组的波束；基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率，以使所述卫星和所述基站按照分配的发射功率发射信号。进一步地，所述基站的数量为多个，利用所述目标信道信息对所述目标用户进行调度分组，得到调度分组结果包括：确定基站I所覆盖的用户集合UI，其中，I依次取1至L，L为所述基站的数量；在所述用户集合UI中选择2N个用户为所述基站I所服务的基站用户，其中，N为所述基站I发射天线的数量；将所述用户集合UI中除所述2N个用户之外的用户作为所述卫星所服务的卫星用户；对所述基站I所服务的基站用户进行分组，得到N个NOMA分组。进一步地，对所述基站I所服务的基站用户进行分组，得到N个NOMA分组包括：按照所述2N个用户与所述基站I之间的距离对所述2N个用户进行分组，得到第一基站用户组和第二基站用户组，其中，所述第一基站用户组中包括至少一个第一用户，第二基站用户组中包括至少一个第二用户，所述第一用户与所述基站之间的距离小于所述第二用户与所述基站之间的距离；基于所述第一用户组和所述第二用户组得到所述N个NOMA分组，其中，每个所述NOMA分组中包括一个第一用户和一个第二用户。进一步地，在基于所述第一用户组和所述第二用户组得到所述N个NOMA分组之后，所述方法还包括：采用非正交多址通信技术NOMA对所述N个NOMA分组中的每个NOMA分组进行处理，以使每个所述NOMA分组中的第一用户和第二用户实现多址。进一步地，基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率包括：利用所述目标信道信息在所述卫星用户之间分配发射功率；对于每个所述基站中的每个所述NOMA分组，利用所述目标信道信息在每个所述NOMA分组中的第一用户和第二用户之间分配发射功率；对于每个所述基站所服务的N个NOMA分组，利用所述目标信道信息在所述所服务的N个NOMA分组之间分配发射功率。进一步地，在基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率之后，所述方法还包括：通过第一公式确定所述基站的发射信号的数学表达式，其中，所述第一公式为：所述xI为所述基站的发射信号，sBn,I,j为所述基站I所服务的NOMA分组j中第一用户的发射信号，sBf,I,j为所述基站I所服务的NOMA分组j中第二用户的发射信号，αB,I,J为所述基站I所服务的NOMA分组j中分配给第一用户的功率比例，ωI,j为所述基站I所服务的NOMA分组j的波束向量，PB,I,j为分配给所述基站I所服务的NOMA分组j的发射功率；通过第二公式确定所述卫星的发射信号的数学表达式，其中，所述第二公式为：其中，PS,I,J为分配给所述基站I所覆盖的卫星用户J的发射功率，sS,I,J为分配给所述基站I范围内的所述卫星用户J的发射信号，νI,J为所述卫星用户J的波束向量，L为所述基站的数量，KI为所述基站I覆盖范围内的用户集合。进一步地，在基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率之后，所述方法还包括：通过第三公式确定所述卫星用户的接收信号的数据表达式，其中，所述第三公式为：其中，gS,I,J为所述卫星到所述基站I所覆盖的卫星用户J之间的通信信道，hS,I,J为所述基站I到所述卫星用户J之间的通信信道，n为高斯噪声。进一步地，在基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率之后，所述方法还包括：通过第四公式确定所述卫星用户J的用户信噪比，其中，σn为高斯噪声功率，γS,I,J为所述卫星用户J的用户信噪比；通过第五公式确定所述卫星用户J的用户容量：CS,I,J＝log2(1+γS,I,J)，其中，所述卫星用户的总用户容量为：进一步地，在基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率之后，所述方法还包括：通过第六公式确定所述第一用户的接收信号的数学表达式，其中，所述第六公式为：通过第七公式确定所述第二用户的接收信号的数学表达式，其中，所述第七公式为：其中，gBn,I,j为所述卫星到所述基站I所服务的NOMA分组j中第一用户的信道，hBn,I,j为所述基站I到所服务的NOMA分组j中第一用户的信道，gBf,I,j为所述卫星到所述基站I所服务的NOMA分组j中第二用户的信道，hBf,I,j为所述基站I到所服务的NOMA分组j中第二用户的信道。根据本专利技术实施例的另一个方面，还提供了一种基于非正交多址的空地协同通信装置，包括：获取单元，用于获取目标信道信息，其中，所述目标信道信息包括：卫星到目标用户之间的第一信道信息，基站到所述目标用户之间的第二信道信息，所述目标用户为所述基站覆盖区域中的用户；调度分组单元，用于利用所述目标信道信息对所述目标用户进行调度分组，得到调度分组结果，其中，所述调度分组结果包括：卫星用户和基站用户，所述基站用户中包括至少一个NOMA分组；生成单元，用于基于所述调度分组结果，利用所述目标信道信息生成波束，得到波束生成结果，其中，所述波束生成结果中包括：卫星波束和每个所述NOMA分组的波束；分配单元，用于基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率，以使所述卫星和所述基站按照分配的发射功率发射信号。在本专利技术实施例中，首先获取目标信道信息；然后，利用目标信道信息对目标用户进行调度分组，得到调度分组结果；接下来，基于调度分组结果，并利用目标信道信息生成波束，得到波束生成结果；最后，基于调度分组结果和波束生成结果为卫星和基站分配发射功率，以使卫星和基站按照分配的发射功率发射信号。在本专利技术实施例中，能够充分结合地面网络和卫星网络的联合覆盖，实现用户更高的覆盖率和更加的服务质量，同时利用非正交多址本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非正交多址的空地协同通信方法，其特征在于，包括：获取目标信道信息，其中，所述目标信道信息包括：卫星到目标用户之间的第一信道信息，基站到所述目标用户之间的第二信道信息，所述目标用户为所述基站覆盖区域中的用户；利用所述目标信道信息对所述目标用户进行调度分组，得到调度分组结果，其中，所述调度分组结果包括：卫星用户和基站用户，所述基站用户中包括至少一个NOMA分组；基于所述调度分组结果，利用所述目标信道信息生成波束，得到波束生成结果，其中，所述波束生成结果中包括：卫星波束和每个所述NOMA分组的波束；基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率，以使所述卫星和所述基站按照分配的发射功率发射信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于非正交多址的空地协同通信方法，其特征在于，包括：获取目标信道信息，其中，所述目标信道信息包括：卫星到目标用户之间的第一信道信息，基站到所述目标用户之间的第二信道信息，所述目标用户为所述基站覆盖区域中的用户；利用所述目标信道信息对所述目标用户进行调度分组，得到调度分组结果，其中，所述调度分组结果包括：卫星用户和基站用户，所述基站用户中包括至少一个NOMA分组；基于所述调度分组结果，利用所述目标信道信息生成波束，得到波束生成结果，其中，所述波束生成结果中包括：卫星波束和每个所述NOMA分组的波束；基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率，以使所述卫星和所述基站按照分配的发射功率发射信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站的数量为多个，利用所述目标信道信息对所述目标用户进行调度分组，得到调度分组结果包括：确定基站I所覆盖的用户集合UI，其中，I依次取1至L，L为所述基站的数量；在所述用户集合UI中选择2N个用户为所述基站I所服务的基站用户，其中，N为所述基站I发射天线的数量；将所述用户集合UI中除所述2N个用户之外的用户作为所述卫星所服务的卫星用户；对所述基站I所服务的基站用户进行分组，得到N个NOMA分组。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述基站I所服务的基站用户进行分组，得到N个NOMA分组包括：按照所述2N个用户与所述基站I之间的距离对所述2N个用户进行分组，得到第一基站用户组和第二基站用户组，其中，所述第一基站用户组中包括至少一个第一用户，第二基站用户组中包括至少一个第二用户，所述第一用户与所述基站之间的距离小于所述第二用户与所述基站之间的距离；基于所述第一用户组和所述第二用户组得到所述N个NOMA分组，其中，每个所述NOMA分组中包括一个第一用户和一个第二用户。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在基于所述第一用户组和所述第二用户组得到所述N个NOMA分组之后，所述方法还包括：采用非正交多址通信技术NOMA对所述N个NOMA分组中的每个NOMA分组进行处理，以使每个所述NOMA分组中的第一用户和第二用户实现多址。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率包括：利用所述目标信道信息在所述卫星用户之间分配发射功率；对于每个所述基站中的每个所述NOMA分组，利用所述目标信道信息在每个所述NOMA分组中的第一用户和第二用户之间分配发射功率；对于每个所述基站所服务的N个NOMA分组，利用所述目标信道信息在所述所服务的N个NOMA分组之间分配发射功率。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率之后，所述方法还包括：通过第一公式确定所述基站的发射信号的数学表达式，其中，所述第一公式为：所述xI为所述基站的发射信号，sBn,I,j为所述基站I所服务的NOMA分组j中第一用户的发射信号，sBf,I,j为所述基站I所服务的NOMA分组j中第二用户的发射信号，αB,I,J为所述基站I所服务的NOMA分组j中分配给第一用户的功率比例，ωI,j为所述基站I所服务的NOMA分组j的波束向量，PB,I,j为分配给所述基站I所服务的NOMA分组j的发射功率；通过第二公式确定所述卫星的发射信号的数学表达式，其中，所述第二公式为：其中，PS,I,J为分配给所述基站I所覆盖的卫星用户J的发射功率，sS,I,J为分配给所述基站I范围内的所述卫星用户J的发射信号，νI,J为所述卫星用户J的波束向量，L为所述基站的数量，KI为所述基站I覆盖范围内的用户集合。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在基于所述调度分组结果和所述波束生成结果为所述卫星和所述基站分配发射功率之后，所述方法还包括：通过第三公式确定所述卫星用户的接收信号的数据表达式，其中，所述第三公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：姜春晓，朱向明，匡麟玲，葛宁，陆建华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11