基于历史信息的PDMA系统功率分配方法技术方案

本发明专利技术涉及移动通信技术领域，特别涉及一种基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，其特征在于：给资源块上各复用用户预设功率分配系数，采用复用用户预设功率分配系数加上功率等级粒度与调整步长的乘积获得一个复用用户的优化功率分配系数，根据各复用用户的优化功率分配系数构建单个资源块上的功率分配系数值序列，根据各个资源块上的功率分配系数值序列构建多资源块复用用户功率图样矩阵；不仅极大地降低了计算复杂度，而且提升了系统的吞吐量。

Power allocation method for PDMA system based on historical information

The present invention relates to the field of mobile communication technology, in particular to a PDMA system power distribution method based on historical information, which is characterized in that: for each resource block reuse user preset power allocation coefficient, multiplex user preset optimal power allocation coefficient of power distribution coefficient and product size and power level adjustment step to obtain a user multiplexing according to the optimal power allocation coefficient of the construction of the system of numerical sequence multiplexing user power allocation on a single resource, according to the power distribution of each resource block on the numerical sequence construct multi resource block reuse user power pattern matrix; not only greatly reduces the computational complexity, and improves the system throughput.

【技术实现步骤摘要】
基于历史信息的PDMA系统功率分配方法
本专利技术属于移动通信
，涉及一种基于历史仿真或实测功率系数值的图样分割多址接入(PatternDivisionMultipleAccess，简称PDMA)系统功率分配方法。技术背景随着物联网和云计算的飞速发展，第五代移动通信系统需要满足更高容量和更大用户连接数的新需求。然而，传统的正交多址接入技术(OrthogonalMultipleAccess，简称OMA)很难满足这些需求，因此Saito等人提出了功率域非正交多址接入技术(Non-OrthogonalMultipleAccess，简称NOMA)。NOMA的基本原理是在发送端先对各个用户信号进行独立编码调制，再对各个用户信号分配不同的功率后进行线性叠加，叠加后的信号还可以采用正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，简称OFDM)技术来进行传输；接收端通过串行干扰消除(SuccessiveInterferenceCancellation，简称SIC)算法完成用户信号的检测。NOMA是一种基于功率域复用的多址技术，各复用用户通过各自不同信号功率进行区分，从而将时域、频域等资源提供给多个用户共享，以提高系统的频谱效率和系统容量。经过几年的发展，工业界和学术界提出了多种NOMA技术，如交织分割多址接入(InterleaveDivisionMultipleAccess，简称IDMA)、比特分割复用(BitDivisionMultiplexingAccess，简称BDMA)、稀疏码多址接入(SparseCodeMultipleAccess，简称SCMA)、多用户共享接入(Multi-UserSharingAccess，简称MUSA)和图样分割多址接入(PatternDivisionMultipleAccess，简称PDMA)等。在PDMA发送端设计合理的图样矩阵来实现最大化分集增益和最小化多址用户接入数。功率域图样矩阵，主要考虑功率分配因子、相位旋转因子因素。在接收端，采用串行干扰消除技术实现多用户的联合检测。为了进一步提高串行干扰消除算法性能，功率域图样矩阵往往采用稀疏矩阵形式。总之，PDMA通过发送端图样矩阵设计和接收端SIC算法，提高吞吐量和频谱利用率。传统PDMA系统功率分配方式是多个用户以图样矩阵形式复用多个非连续资源块。当PDMA系统的图样矩阵取理论值时，将用户的空闲资源采用其他用户占用资源复用后，可构成更少复用用户复用连续资源块的矩阵形式。也就是说，针对传统PDMA系统的图样矩阵的多用户功率分配过程，可以简化为多用户复用单个连续资源块的功率分配过程，然后再将连续资源块映射为传统PDMA系统的图样矩阵即可。全搜索功率分配考虑了所有可能的用户组合和功率分配组合，能实现最优的系统吞吐量性能，但是复杂度极高，固定功率分配和部分功率分配复杂度可忽略不计，但是系统总吞吐量性能损失很大，因此它们很难应用于实际系统中。为满足PDMA系统功率分配低复杂度、高吞吐量需求，给出一种基于历史仿真或实测功率系数值的功率分配方法。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术实施例提供一种基于历史信息的PDMA系统功率分配方法。本专利技术提供一种基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，给资源块上各复用用户预设功率分配系数，采用复用用户预设功率分配系数加上功率等级粒度与调整步长的乘积获得一个复用用户的优化功率分配系数，根据各复用用户的优化功率分配系数构建单个资源块上的功率分配系数值序列，根据各个资源块上的功率分配系数值序列构建多资源块复用用户功率图样矩阵。优选地，进一步包括将多资源块复用用户功率图样矩阵变换为多资源块复用用户功率离散图样矩阵。优选地，所述将多资源块复用用户功率图样矩阵变换为多资源块复用用户功率离散图样矩阵，包括：对每个非连续资源块中未分配给用户资源块的功率分配值采用零进行填充，对用户已分配的连续功率分配值直接根据非连续功率分配值的位置直接进行映射。与现有技术相比，基于以上所述的基于历史信息的PDMA系统功率分配方法及装置，充分利用终端经历的无线信道信息，结合大量的仿真或实测功率分配系数值，对复用用户功率分配进行优化，在执行功率分配系数值的映射，从而提高复用用户功率分配灵活性与公平性。本专利技术不仅极大地降低了计算复杂度，而且提升了系统的吞吐量。附图说明图1为PDMA系统下行链路示例模型；图2为本专利技术基于历史信息的PDMA系统功率分配方法第一优选实施例流程示意图；图3为本专利技术基于历史信息的PDMA系统功率分配方法第二优选实施例流程示意图；图4本专利技术所述优化功率分配系数值示意图；图5为本专利技术连续PDMA功率分配系数映射为与非连续PDMA功率分配系数实例示意图；图6本专利与现有技术吞吐量性能对比仿真结果示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术实施例进一步详细说明。图1为PDMA系统下行链路示例模型，假设小区中总的用户数为Kαfp，基站总发射功率为PBS，可用资源块数为NSB，第b个资源块上叠加的用户数为N＝1，2，...，Nmax，其中Nmax为资源块内能够复用的最多用户数，基站和接收端天线数都为1。在发射端，资源块b上的叠加信号sb可表示为:其中，xk表示在资源块b上第k个用户的发送符号，Pk代表第k个用户在资源块b上分配的功率，Pk＝βk×PBS/NSB，βk定义为为资源块b上第k个用户的功率分配系数值。在接收端，用户UEn在资源块b上的接收信号为：其中，hn和nn分别表示资源块b上基站到接收端UEn的信道增益和均值为零，方差为的高斯白噪声，In表示小区间干扰。为了便于分析，公式(2)可以进一步改写为：从公式(3)可以得知，接收端除了包含目标信号外，还包含其他用户的干扰信号。UE接收端采用串行干扰消除技术进行检测。具有高信干噪比值(SignaltoInterferenceplusNoiseRatio，SINR)的用户先解调出自己的信号，然后具有低信干噪比值的用户采用串行干扰消除技术使目标信号正确解调。不同UE接收端的检测过程有所不同，对所有UE接收端而言，正常解码顺序为信干噪比降序。假设在第b个资源块上功率域叠加用户根据信干噪比值从大到小排序为：SINR1，b>SINR2，b…>SINRn，b>…>SINRN，b(4)未经接收端处理的信干噪比可表示如下：SINRn＝|hn|2PBS/[NSB(PI+PN)](5)其中PI，PN分别表示小区间干扰信号的功率和用户UEn的噪声功率。接收端进行SIC检测处理时，依次消除叠加用户UEN，UEN-1，…，UEn+1信号的影响，将用户UE1，UE2，…，UEn-1信号都当成干扰处理。经过SIC检测处理后，用户UEn在第b个子带上的信干噪比可表示为：将(6)式带入香农公式，可得UEn的吞吐量公式为：资源块b上所有复用用户的总吞吐量可表示为：下面结合图2，详细说明本专利技术基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，给资源块上各复用用户预设功率分配系数，采用复用用户预设功率分配系数加上功率等级粒度与调整步长的乘积获得一个复用用户的优化功率分配系数，根据各复用用户的优化功率分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，其特征在于：给资源块上各复用用户预设功率分配系数，采用复用用户预设功率分配系数加上功率等级粒度与调整步长的乘积获得一个复用用户的优化功率分配系数，根据各复用用户的优化功率分配系数构建单个资源块上的功率分配系数值序列，根据各个资源块上的功率分配系数值序列构建多资源块复用用户功率图样矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，其特征在于：给资源块上各复用用户预设功率分配系数，采用复用用户预设功率分配系数加上功率等级粒度与调整步长的乘积获得一个复用用户的优化功率分配系数，根据各复用用户的优化功率分配系数构建单个资源块上的功率分配系数值序列，根据各个资源块上的功率分配系数值序列构建多资源块复用用户功率图样矩阵。2.根据权利要求1所述的基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，其特征在于，所述预设功率分配系数为根据移动终端处于相对稳定的状态时的历史功率分配系数。3.根据权利要求1所述的基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，其特征在于，所述预设功率分配系数为根据典型无线信道特征经过大量仿真后获得的多种仿真信道下最优值的折中值。4.根据权利要求1所述的基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，其特征在于，所述功率等级粒度与调整步长采用以下方式获得：在某复用用户的不同功率系数搜索范围内，分别计算当前用户吞吐量与当前用户之后的所有用户的吞吐量的和值，当和值取得最大值时，返回此时的功率系数搜索范围，确定调整步长和功率等级粒度。5.根据权利要求2所述的基于历史信息的PDMA系统功率分配方法，其特征在于，所述当前用户吞吐量采用以下方式计算：其中，βn为usern...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴广富，邓天垠，李云，王茜竹，付仕明，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50