用于到NOMA系统中子带的功率和用户分配的方法和装置制造方法及图纸

例如基于比例公平计算的功率分配取决于指定子带上用户吞吐量的知识，这意味着已经将用户分配给特定子带。同时，通常可以在给定子带上的用户的传输功率存在最大可能差异的情况下实现最大吞吐量，使得用户到子带的最佳分配需要知道每个用户可用的功率。提出了一种机制，基于迭代应用注水算法以在子带的渐进子集上分配功率，以在子带的该子集上临时分配功率预算，其中，在每次迭代时，针对能够分配给新考虑的子带的每个可能的用户组合执行注水算法，使用与该组合中的任何用户的最高信道增益值的平方的倒数成比例的该子带的基数，并且用相应的功率归属为该组合计算吞吐量，由此为下一次迭代保留的组合(具有附加的子带)是给出最高吞吐量的无论哪个组合。如此重复该过程，直到将用户分配给所有子带，由此依据最后一次迭代的功率分配是确定性的。

【技术实现步骤摘要】
用于到NOMA系统中子带的功率和用户分配的方法和装置
本专利技术涉及非正交多址接入(NOMA)通信系统中功率的归属。
技术介绍
随着互联网应用的飞速发展，预计到2020年通信网络支持的移动业务量将比现在支持的要大几乎500倍。为了在保持高水平的用户体验质量的同时有利地回应这些约束，对于未来的第5代(5G)移动通信系统，系统容量和用户公平性应该大大提高。为此，非正交多址接入(NOMA)近来作为未来无线电接入的有希望的候选者而出现。通过利用额外的多路复用域、功率域，NOMA允许在正交频分复用(OFDM)层的顶上的发射机侧的每个子带的多个用户的共存，并且依赖于在接收机侧的串行干扰消除(SIC)。NOMA的一个有吸引力的特征是它的目标是提高系统容量，同时实现用户公平性。因此，涉及NOMA的大多数现有技术将比例公平(PF)调度器视为多用户调度方案，以用于在总用户吞吐量与其提供的用户公平性之间的折衷。在最近的研究文献中已经提出了结合基于NOMA的PF调度器实施的几种功率分配算法。在Y.Endo、Y.Kishiyama和K.Higuchi的“Uplinknon-orthogonalaccesswithMMSE-SICinthepresenceofinter-cellinterference”(proc.2012IEEEInt.Symp.on.WirelessCommun.Syst，2012)中，提出了一种小区间干扰感知传输和功率控制机制，并分两步进行，之后是基于PF度量的用户选择。在第一步骤中，每个子带的用户的传输功率由LTE中使用的分数发射功率控制(FTPC)确定。然后通过考虑调度用户的候选集合在第二步骤中更新功率。仿真结果表明，与正交接入相比，结合提出的功率分配的NOMA大大提高了系统级吞吐量。在Y.Saito、A.Benjebbour、Y.Kishiyama和T.Nakamura的“System-LevelPerformanceofDownlinkNon-orthogonalMultipleAccess(NOMA)UnderVariousEnvironments”(proc.IEEE81stVTC，2015)中，研究了小型小区中下行链路NOMA的系统级性能，其中，PF调度器中进行A.Benjebbour、A.Li，Y.Kishiyama、H.Jiang和T.Nakamura的“System-LevelPerformanceofDownlinkNOMACombinedwithSUMIMOforFutureLTEEnhancements”(proc.IEEEGlobecom，Dec.2014)中的全搜索功率分配方案，以便选择用户对和功率分配的最佳组合。最近提出的一些用于NOMA的功率分配算法不考虑相等的子带间功率分配，而另一些算法提出了在子带之间具有相等功率分配的不同的多用户功率分配方案。在Y.Saito、A.Benjebbour、Y.Kishiyama和T.Nakamura的“System-levelperformanceevaluationofdownlinknon-orthogonalmultipleaccess(NOMA)”(proc.IEEEPIMRC，Sept.2013)和Benjebbour、Y.Saito、Y.Kishiyama、A.Li、A.Harada、A和T.Nakamura的“AConceptandpracticalconsiderationsofnon-orthogonalmultipleaccess(NOMA)forfutureradioaccess”(proc.Int.Symp.onIntelligentSignalProcess.andCommun.Syst.(ISPACS)，2013)中，介绍了分数发射功率分配(FTPA)，以便在复用用户之间划分功率，而每个子带的功率被认为在所有频率块上都是恒定的。在N.Otao、Y.Kishiyama、和K.Higuchi的“Performanceofnon-orthogonalaccesswithSICincellulardownlinkusingproportionalfair-basedresourceallocation”(proc.Int.Symp.onWirelessCommun.Syst.，2012，pp.476-480)中，对于所有子带，功率也保持恒定，但是使用基于迭代注水的最优功率分配方法来在每个子带上的调度用户之间分配功率。如果考虑具有单个发射机和接收机天线的下行链路系统，则系统由每个小区K个用户组成，其中，总共系统带宽B被划分为S个子带，并且其具有基站的最大允许发射功率Pmax。在K个用户中，选择用户集合Us＝{k1，k2，...，kn，...，kn(s)}，以在每个频率子带s，(1≤s≤S)上进行调度。n(s)指示以子带s进行非正交调度的用户数。在接收机侧进行D.Tse和P.Viswanath的FundamentalsofWirelessCommunication(CambridgeUniversityPress，2005)中描述的SIC过程，并且用户解码的最佳顺序按照由噪声和小区间干扰归一化的用户信道增益的升序，其中，是用户kn和BS之间在子带s的等效信道增益，并且是接收的高斯噪声加上用户kn引起的小区间干扰的平均功率。假设成功解码并且没有SIC误差传播，并且假设小区间干扰被随机化，使得可以将其认为是白噪声，则在子带s的用户kn的吞吐量由下式给出：发射功率分配约束由下式表示：其中，Ps表示子带s上分配的功率量。由于NOMA中的调度器可以同时向一个以上的用户分配子带，所以用户调度策略和功率分配算法对系统效率和用户公平性影响很大。已知“比例公平”(PF)调度器在这两个度量之间实现了良好的折衷。PF调度器的目标在于最大化用户吞吐量的对数和，或者等效地长期平均用户速率，以确保小区吞吐量和用户公平性之间的平衡。大多数提出的NOMA实施方式中采用了这种调度策略。该调度算法保持跟踪长度为tc的过去窗口中每个用户的平均吞吐量Tk(t)，其中tc定义吞吐量平均时间窗口(模拟子帧的数量)。Tk(t)被定义为：其中，Rs，k(t)表示在时刻t的子带s上的用户k的吞吐量。这基于上述等式(1)计算，如果没有在子带s上调度用户k，则可以等于零。对于每个子带s，考虑所有可能的候选用户集合，并且以使PF调度度量最大化的方式选择调度用户Us集合：这个方案的困难在于，例如基于比例公平计算的功率分配取决于指定子带上用户吞吐量的知识，这意味着已经将用户分配给特定子带。同时，在NOMA系统中，通常可以在给定子带上的用户的传输功率存在最大可能差异的情况下实现最大吞吐量，使得用户到子带的最佳分配需要知道每个用户可用的功率。因此，这些考虑是相互依存的。希望确定解决这种紧张状态，并提供更好的最佳归属子带和数据速率从而提高总体数据吞吐量的方法的机制。
技术实现思路
根据第一方面，提供了一种用于在传输系统中的多个子带中分配传输功率预算的设备，所述设备适于：选择一个子带进行考虑，确定能够分配给所考虑的子带的每个可能的用户组合；评估能够分配给所考虑的子带的每个可能的用户本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在传输系统中的多个子带中分配传输功率预算的设备，所述设备适于：选择一个所述子带进行考虑，确定能够分配给所考虑的所述子带的每个可能的用户组合；评估能够分配给所考虑的所述子带的每个所述可能的用户组合以用于选择所述组合中具有最高信道增益的用户的信道增益值，确定与所述选择的信道增益值的平方的倒数成比例的子带衰减值；使用由相应的所述子带衰减值为每个所述子带定义的基数来在所述选择的子带和每个预先选择的子带上应用注水算法，依据所述注水算法为所述选择的子带计算临时功率分配，以及利用所述临时功率归属计算性能度量；以及将优化所述性能度量的无论哪个所述用户组合归属于所述选择的子带；所述设备还适于随后选择另一个所述子带，并重复所述操作：评估能够分配给所考虑的所述子带的每个所述可能的用户组合；以及将优化所述性能度量的无论哪个所述用户组合归属于所述子带；直到考虑了所有所述子带，以及依据对应于为每个所述子带选择的用户组合的所述注水算法的最后一次迭代来计算每个所述子带的最终功率分配。

【技术特征摘要】
2016.07.19 EP 16305929.81.一种用于在传输系统中的多个子带中分配传输功率预算的设备，所述设备适于：选择一个所述子带进行考虑，确定能够分配给所考虑的所述子带的每个可能的用户组合；评估能够分配给所考虑的所述子带的每个所述可能的用户组合以用于选择所述组合中具有最高信道增益的用户的信道增益值，确定与所述选择的信道增益值的平方的倒数成比例的子带衰减值；使用由相应的所述子带衰减值为每个所述子带定义的基数来在所述选择的子带和每个预先选择的子带上应用注水算法，依据所述注水算法为所述选择的子带计算临时功率分配，以及利用所述临时功率归属计算性能度量；以及将优化所述性能度量的无论哪个所述用户组合归属于所述选择的子带；所述设备还适于随后选择另一个所述子带，并重复所述操作：评估能够分配给所考虑的所述子带的每个所述可能的用户组合；以及将优化所述性能度量的无论哪个所述用户组合归属于所述子带；直到考虑了所有所述子带，以及依据对应于为每个所述子带选择的用户组合的所述注水算法的最后一次迭代来计算每个所述子带的最终功率分配。2.一种在传输系统中的多个子带中分配传输功率预算的方法，所述方法包括以下步骤：选择一个所述子带进行考虑，确定能够分配给所考虑的所述子带的每个可能的用户组合；评估能够分配给所考虑的所述子带的每个所述可能的用户组合以用于选择所述组合中具有最高信道增益的用户的信道增益值，确定与所述选择的信道增益值的平方的倒数成比例的子带衰减值；使用由相应的所述子带衰减值为每个所述子带定义的基数来在所述选择的子带和每个预先选择的子带上应用注水算法，依据所述注水算法为所述选择的子带计算临时功率分配，以及利用所述临时功率归属计算性能度量；以及将优化所...

【专利技术属性】
技术研发人员：MR·霍耶，J·法拉赫，C·阿卜杜勒努尔，
申请(专利权)人：法国矿业电信学校联盟法国国立高等电信布列塔尼学院，黎巴嫩大学，卡斯里克圣灵大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR