一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法技术方案

本发明专利技术公开了一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法：基站端部署N个天线，小区内分布K个单天线用户，接收端所有用户通过发射端广播的导频信号获取其信道状态信息，并将其反馈给发射端。发射端根据用户反馈的信道状态信息，从中挑选出N个信道半正交的用户，发射端根据用户反馈的信道状态信息，为被选中的N个信道半正交用户各自匹配一个用户，使得每个波束权矢量同时传输两个用户。最后发射端对2N个用户进行发射功率的分配。本发明专利技术使系统的总体吞吐量以及匹配用户的吞吐量都有所提高，并且可以使得匹配用户保持有稳定的吞吐量，较之于现有的算法有显著的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及5G移动通信
中的非正交多址接入技术，具体涉及一种非正 交多址接入系统下行链路的用户选择方法。
技术介绍
在过去20年中，随着移动通信技术飞速发展，技术标准不断演进，第四代移动通 信技术（4G)以0FDMA技术为基础，其数据业务传输速率达到每秒百兆甚至千兆比特，能够 在较大程度上满足今后一段时期内宽带移动通信应用需求。然而，頂T-2020(5G)推进组 《5G愿景与需求白皮书》中提出，5G定位于频谱效率更高、速率更快、容量更大的无线网络， 其中频谱效率相比4G需要提升5?15倍。因此面向5G频谱效率提升5?15倍的需求， 业内提出采用新型多址接入复用方式，即非正交多址接入（N0MA)。 在正交多址技术中，只能为一个用户分配单一的无线资源，例如按频率分割或按 时间分割，而N0MA方式可将一个资源分配给多个用户。N0MA的本质其实是人为引入可控 制的干扰，再通过接收机来做消除。目前，N0MA与波束成形结合（N0MA-BF)的技术已得到 研究，而且较之于传统的波束成形系统（TDMA-BF)，系统吞吐量达到一定程度的提高，但是 N0MA-BF系统中匹配用户的吞吐量呈下降趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种非正交多址接入系统下 行链路的用户选择方法。该选择方法可以使得匹配用户的吞吐量得以提高并保持稳定的吞 吐量，且总体系统吞吐量较现有技术有所提高。 为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案： 1)小区内K个单天线用户通过基站广播的导频信号获取自身的信道状态信息，并 将信道状态信息反馈给基站，所述基站部署N个天线，N>1，K> 2N; 2)基站根据所述信道状态信息从所述K个单天线用户中挑选出N个信道半正交的 用户，并根据所述N个信道半正交的用户的信道方向信息生成N个迫零波束权矢量； 3)基站根据所述信道状态信息从小区剩余的K-N个单天线用户中为所述N个信道 半正交的用户各自匹配一个非正交用户，并令每个迫零波束权矢量同时传输两个相匹配的 非正交用户，则N个迫零波束权矢量同时传输2N个用户； 4)基站在系统和容量最大的目标下对所述2N个用户进行发射功率的分配。 对于用户yu，0，k= 1，2,3. ..，N，0表示所述N个信道半正交的用户的集 合，通过求解以下优化问题得到用户ytl的匹配用户yk，2:【主权项】1. ，其特征在于：包括以下步骤： 1) 小区内K个单天线用户通过基站广播的导频信号获取自身的信道状态信息，并将信 道状态信息反馈给基站，所述基站部署N个天线，N>1，K彡2N ; 2) 基站根据所述信道状态信息从所述K个单天线用户中挑选出N个信道半正交的用 户，并根据所述N个信道半正交的用户的信道方向信息生成N个迫零波束权矢量； 3) 基站根据所述信道状态信息从小区剩余的K-N个单天线用户中为所述N个信道半正 交的用户各自匹配一个非正交用户，并令每个迫零波束权矢量同时传输两个相匹配的非正 交用户，则N个迫零波束权矢量同时传输2N个用户； 4) 基站在系统和容量最大的目标下对所述2N个用户进行发射功率的分配。2. 根据权利要求1所述，其特征在 于： 对于用户yk，〇，k= 1，2, 3...，N，O表示所述N个信道半正交的用户的集合，通 过求解以下优化问题得到用户,的匹配用户y t其中，wk表示第k个迫零波束权矢量，^表示用户j的信道增益，U表示小区剩余的K-N 个单天线用户的集合，U, k = 1，2, 3...，N。3. 根据权利要求1所述，其特征在 于：所述步骤4)具体包括以下步骤：，wk表示第k个迫零波束 权矢量，p为传输信噪比，P = f P为波束的发射功率，为引入的加性高斯白噪声的功 率，hk，2表不用户y k，2的彳目道增k，i表不用户y k，i的彳目道增? ;y k，iE 〇, k = 1，2, 3. · ·，Ν， 0表示所述N个信道半正交的用户的集合，yk，2 e U，k = 1，2, 3...，N，U表示小区剩余的K-N 个单天线用户的集合； 当a彡b时，则功率分配的优化目标为：a k表示功率分配系数，k = 1，2, 3. . .，N，R _k为第k个迫零波束权矢量所对应两个非 正交用户的和容量，通过优化解得ak的最优解α %当a>b时，则功率分配的优化目标为：通过优化解得a k的最优解α %则用户ytl分配的发射功率为α ?，用户yk，2分配的发射功率为（1-α，Ρ。【专利摘要】本专利技术公开了：基站端部署N个天线，小区内分布K个单天线用户，接收端所有用户通过发射端广播的导频信号获取其信道状态信息，并将其反馈给发射端。发射端根据用户反馈的信道状态信息，从中挑选出N个信道半正交的用户，发射端根据用户反馈的信道状态信息，为被选中的N个信道半正交用户各自匹配一个用户，使得每个波束权矢量同时传输两个用户。最后发射端对2N个用户进行发射功率的分配。本专利技术使系统的总体吞吐量以及匹配用户的吞吐量都有所提高，并且可以使得匹配用户保持有稳定的吞吐量，较之于现有的算法有显著的优势。【IPC分类】H04W72-04, H04L5-00【公开号】CN104539411【申请号】CN201410842411【专利技术人】张超, 刘世梅 【申请人】西安交通大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2014年12月30日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法，其特征在于：包括以下步骤：1)小区内K个单天线用户通过基站广播的导频信号获取自身的信道状态信息，并将信道状态信息反馈给基站，所述基站部署N个天线，N>1，K≥2N；2)基站根据所述信道状态信息从所述K个单天线用户中挑选出N个信道半正交的用户，并根据所述N个信道半正交的用户的信道方向信息生成N个迫零波束权矢量；3)基站根据所述信道状态信息从小区剩余的K‑N个单天线用户中为所述N个信道半正交的用户各自匹配一个非正交用户，并令每个迫零波束权矢量同时传输两个相匹配的非正交用户，则N个迫零波束权矢量同时传输2N个用户；4)基站在系统和容量最大的目标下对所述2N个用户进行发射功率的分配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，刘世梅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61