联合用户分组与功率分配方法以及使用所述方法的基站组成比例

本发明专利技术提供一种联合用户分组与功率分配方法以及使用所述方法的基站，适用于合作式非正交多重接入(non‑orthogonal multiple access；NOMA)系统。本发明专利技术的方法包括下列步骤：依据基站与K个用户装置之间的K个信道增益对用户装置进行排序，并建立包含K/2个用户装置的强用户候选者群组与包含K/2个用户装置的弱用户候选者群组；对该强用户候选者群组中的每一个与该弱用户候选者群组中的每一个进行配对，并同时计算各配对组合中两个用户装置对应的功率分配系数，以将该K个用户装置区分成K/2个群组；以及依据该K/2个群组对应的功率分配系数，传送讯息给该K个用户装置。

【技术实现步骤摘要】
联合用户分组与功率分配方法以及使用所述方法的基站
本专利技术涉及一种联合用户分组(USERCLUSTERING)与功率分配方法，且特别涉及一种适用于下行链路合作式非正交多重接入(non-orthogonalmultipleaccess；NOMA)系统中的联合用户分组与功率分配方法。
技术介绍
由于非正交多重接入(non-orthogonalmultipleaccess；NOMA)技术在相同带宽资源下可提供比传统正交多重接入技术更高的传输效率，其已被视为第五代无线通信系统的多重接入候选技术之一。在NOMA系统当中，用户多工可以在传输端的功率域中进行，而后在接收端使用连续性干扰消除(successiveinterferencecancellation；SIC)技术将多用户信号分离开来。具体而言，假设具有较差信道条件的用户装置为系统中的弱用户，而具有较佳信道条件的用户装置为系统中的强用户。为了能够在各个用户装置端正确地解调出基站传送的多用户信号，NOMA系统为弱用户配置较多的传输功率，使强用户可执行SIC技术解码出其本身的信号。值得注意的是，强用户在执行SIC程序期间，可检测出基站欲传送给弱用户的信号，故已有安排强用户充当基站与弱用户之间的中继节点技术，以改善弱用户的信号接收质量。此技术主要是将合作式的通信系统架构与NOMA技术相结合，故又可称为合作式NOMA系统。然而，目前相关技术皆是假定合作式NOMA系统中的用户装置的传输功率为固定的，以简化性能分析。除此之外，为了将NOMA系统应用到实际的环境当中，多重用户干扰亦为其中一个需要克服的问题。虽然已有将用户装置区分成多个群组来减轻多用户干扰的技术，但目前仍尚未有针对合作式NOMA系统中的用户装置提出相关的用户分组算法。因此，在已知合作式NOMA系统可提升系统性能的情况下，如何在系统中将多个用户装置适当的分成多个群组，并同时提供功率分配系数方面的优化，实为本领域技术人员所关心的议题之一。
技术实现思路
本专利技术提供一种联合用户分组与功率分配方法，适用于合作式NOMA系统中一基站传送讯息给区分成N个群组的K个用户装置，其中K为大于等于2的偶数且N＝K/2。此方法包括下列步骤：依据基站与K个用户装置之间的信道增益由大至小对K个用户装置进行排序；设置排序靠前的N个用户装置为强用户候选者群组，且设置其他N个用户装置为弱用户候选者群组；将该强用户候选者群组中的每一个以一对一的方式与该弱用户候选者群组中的每一个配对，并同时计算各配对组合中两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率，以将该K个用户装置区分成N个群组；以及依据配对完成后的该N个群组中用户装置对应的传输功率，传送讯息给该K个用户装置。在本专利技术的一实施例中，其中在配对的过程同时计算各配对组合中两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率的方法为：对上述每一配对组合，在最大化两个用户装置对应的群组接收信噪比的情况下，计算该两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率，其中该群组接收信噪比例如是该两个用户装置对应的接收信噪比中最小者，但并不以此为限；该两个用户装置中的第一用户装置的第一信道增益大于第二用户装置的第二信道增益；这些传输功率包括欲传送给该第一用户装置的第一信号的第一传输功率、欲传送给该第二用户装置的第二信号的第二传输功率，以及欲从该第一用户装置转送该第二信号的解码结果给该第二用户装置的第三传输功率；该第一传输功率、该第二传输功率及该第三传输功率的总和小于等于一总传输功率，且该第一传输功率、该第二传输功率及该第三传输功率分别大于0，再者该第二传输功率大于该第一传输功率；以及该群组接收信噪比包括在第一用户装置端解码出第一信号的第一信噪比，在第一用户装置端解码出第二信号的第二信噪比，以及在第二用户装置端解码出第二信号的第三信噪比。在本专利技术的一实施例中，其中对上述每一配对组合，在最大化两个用户装置对应的群组接收信噪比的情况下，计算该两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率的步骤包括：设置对应的第一传输功率为总传输功率的αn倍，对应的第二传输功率为总传输功率的βn倍，以及对应的第三传输功率为总传输功率的(1-αn-βn)倍，其中αn为第一功率分配系数且0<αn<1，βn为第二功率分配系数且0<βn<1；将对应的第一信噪比表征为具有该第一功率分配系数的第一函数，将对应的第二信噪比表征为具有该第一功率分配系数与该第二功率分配系数的第二函数，且将对应的第三信噪比表征为具有该第一功率分配系数与该第二功率分配系数的第三函数；限制该第一函数与该第二函数的第一交叉点等同于该第一函数与该第三函数的第二交叉点，以取得关联于该第一功率分配系数的三次函数；对该三次函数求解，其中一个解为该第一功率分配系数的最佳解；将该第一功率分配系数的最佳解代入第二函数，以计算该第二功率分配系数的最佳解；以及基于该第一功率分配系数的最佳解计算该第一传输功率，基于该第二功率分配系数的最佳解计算该第二传输功率，且基于该第一功率分配系数的最佳解与该第二功率分配系数的最佳解计算该第三传输功率。在本专利技术的一实施例中，其中该第一函数为该第一功率分配系数的严格递增函数，而该第二函数与该第三函数皆为该第一功率分配系数的严格递减函数。在本专利技术的一实施例中，其中该第二函数为该第二功率分配系数的严格递增函数，而该第三函数为该第二功率分配系数的严格递减函数。在本专利技术的一实施例中，其中将该强用户候选者群组中的每一个以一对一的方式与该弱用户候选者群组中的每一个配对，以将该K个用户装置区分成N个群组的步骤包括：将强用户候选者群组中的每一个与弱用户候选者群组中的每一个配对，并计算对应于各个配对组合的等效接收信噪比，其中该等效接收信噪比例如是该两个用户装置所对应的该第二信噪比与该第三信噪比中较小者加上该第一信噪比，但并不以此为限；以及依据所计算出的等效接收信噪比，将该K个用户装置区分成N个群组。在本专利技术的一实施例中，其中依据所计算出的等效接收信噪比，将该K个用户装置区分成N个群组的步骤包括：为强用户候选者群组中的每一个选出具有最大等效接收信噪比的第一配对组合以及具有第二大等效接收信噪比的第二配对组合；为该强用户候选者群组中的每一个计算该最大等效接收信噪比与该第二大等效接收信噪比之差，称为等效信噪比损失；从该强用户候选者群组中选取具有该最大等效信噪比损失的用户装置的该第一配对组合为该N个群组之一；将被选取的该第一配对组合中的强用户装置与弱用户装置分别自强用户候选者群组与弱用户候选者群组中删除；以及重复上述步骤，直到该强用户候选者群组与弱用户候选者群组皆为空。本专利技术提供一种基站，适用于合作式NOMA系统。此基站包括收发电路、存储电路以及处理电路。收发电路用以传送讯息给区分成N个群组的K个用户装置，其中K为大于等于2的偶数且N＝K/2。存储电路存储多个程序代码。处理电路耦接收发电路和存储电路，并且经配置以执行如下操作：依据基站与K个用户装置之间的信道增益由大至小对该K个用户装置进行排序；设置排序靠前的N个用户装置为强用户候选者群组，且设置其他N个用户装置为弱用户候选者群组；将强用户候选者群组中的每一个以一对一的方式与弱用户候选者群组中的每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合用户分组与功率分配方法，适用于合作式非正交多重接入(non‑orthogonal multiple access；NOMA)系统中基站传送讯息给区分成N个群组的K个用户装置，其中K为大于等于2的偶数且N＝K/2，其特征在于，所述方法包括：依据该基站与该K个用户装置之间的K个信道增益对该K个用户装置由大至小进行排序；设置该排序靠前的N个用户装置为强用户候选者群组，且设置该其他N个用户装置为弱用户候选者群组；对该强用户候选者群组中的每一个与该弱用户候选者群组中的每一个进行配对，并同时计算各配对组合中两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率，以将该K个用户装置区分成N个群组；以及依据配对完成后的该N个群组中用户装置对应的传输功率，传送讯息给该K个用户装置。

【技术特征摘要】
1.一种联合用户分组与功率分配方法，适用于合作式非正交多重接入(non-orthogonalmultipleaccess；NOMA)系统中基站传送讯息给区分成N个群组的K个用户装置，其中K为大于等于2的偶数且N＝K/2，其特征在于，所述方法包括：依据该基站与该K个用户装置之间的K个信道增益对该K个用户装置由大至小进行排序；设置该排序靠前的N个用户装置为强用户候选者群组，且设置该其他N个用户装置为弱用户候选者群组；对该强用户候选者群组中的每一个与该弱用户候选者群组中的每一个进行配对，并同时计算各配对组合中两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率，以将该K个用户装置区分成N个群组；以及依据配对完成后的该N个群组中用户装置对应的传输功率，传送讯息给该K个用户装置。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对该强用户候选者群组中的每一个与该弱用户候选者群组中的每一个进行配对，并同时计算各配对组合中两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率的方法为：对所述每一配对组合，在最大化该两个用户装置对应的群组接收信噪比的情况下，计算该两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率，其中该两个用户装置的第一用户装置关联于该强用户候选者群组，而第二用户装置关联于该弱用户候选者群组，该群组接收信噪比是该两个用户装置对应的接收信噪比中最小者，该第一用户装置的第一信道增益大于该第二用户装置的第二信道增益，这些传输功率包括欲传送给该第一用户装置的第一信号的第一传输功率、欲传送给该第二用户装置的第二信号的第二传输功率，以及欲从该第一用户装置转送该第二信号的解码结果给该第二用户装置的第三传输功率，该第一传输功率、该第二传输功率及该第三传输功率的总和小于等于总传输功率，该第一传输功率、该第二传输功率及该第三传输功率分别大于0，且该第二传输功率大于该第一传输功率，该两个用户装置对应的接收信噪比包括在该第一用户装置端解码出的该第一信号的第一信噪比，在该第一用户装置端解码出的第二信号的第二信噪比，以及在该第二用户装置端解码出该第二信号的第三信噪比。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对上述任一配对组合，在最大化两个用户装置对应的群组接收信噪比的情况下，计算该两个用户装置对应的功率分配系数与传输功率的步骤包括：设置对应的该第一传输功率为该总传输功率的αn倍，该第二传输功率为该总传输功率的βn倍，且该第三传输功率为该总传输功率的(1-αn-βn)倍，其中0<αn<1称为第一功率分配系数，而0<βn<1称为第二功率分配系数；将该第一信噪比表征为该第一功率分配系数的第一函数，将该第二信噪比表征为该第一功率分配系数与该第二功率分配系数的第二函数，且将该第三信噪比表征为该第一功率分配系数与该第二功率分配系数的第三函数；限制该第一函数与该第二函数的第一交叉点等同于该第一函数与该第三函数的第二交叉点，以取得关联于该第一功率分配系数的三次函数；对该三次函数求解，其中一个解为该第一功率分配系数的最佳解；将该第一功率分配系数最佳解代入该第二函数，以计算该第二功率分配系数的最佳解；以及基于该第一功率分配系数的最佳解计算该第一传输功率，基于该第二功率分配系数的最佳解计算该第二传输功率，且基于该第一功率分配系数的最佳解与该第二功率分配系数的最佳解计算该第三传输功率。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该第一函数为该第一功率分配系数的严格递增函数，而该第二函数与该第三函数皆为该第一功率分配系数的严格递减函数。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该第二函数为该第二功率分配系数的严格递增函数，而该第三函数为该第二功率分配系数的严格递减函数。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对该强用户候选者群组中的每一个与该弱用户候选者群组中的每一个进行配对，以将该K个用户装置区分成该N个群组的步骤包括：将该强用户候选者群组中的每一个与该弱用户候选者群组中的每一个进行配对，并依据各配对组合的该第一功率分配系数的该最佳解与该第二功率分配系数的该最佳解计算对应的这些接收信噪比；以及计算各配对组合中的两个使用装置对应的等效接收信噪比，其中所述效接收信噪比是该两个用户装置所对应的该第二信噪比与该第三信噪比中较小者加上该第一信噪比，并据以将该K个用户装置区分成该N个群组。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，依据所计算出的各配对组合对应的所述效接收信噪比，将该K个用户装置区分成该N个群组的步骤包括：依据所计算出的各配对组合对应的所述效接收信噪比，为该强用户候选者群组中的每一个选出具有最大等效接收信噪比的第一配对组合以及具有第二大等效接收信噪比的第二配对组合；为该强用户候选者群组中的每一个计算等效信噪比损失，其中所述效信噪比损失为该最大等效接收信噪比与该第二大等效接收信噪比之差；从该强用户候选者群组中选取具有所述效信噪比损失最大值者所对应的该第一配对组合为该N个群组之一；将被选取的该第一配对组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋良，刘人豪，陈俊宇，
申请(专利权)人：王晋良，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71