一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多载波NOMA系统的资源分配方法，所述方法包括如下步骤：获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；基于用户分组方案和获取到的参数，采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。本发明专利技术提供的资源分配方法，能够在保证计算复杂度较低的同时，有效提高系统的总传输速率。高系统的总传输速率。高系统的总传输速率。

【技术实现步骤摘要】
一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置，属于电子信息


技术介绍

[0002]随着信息和网络技术的飞速发展，无线移动通信服务需求呈爆炸式增长，无线通信业务需求变得更加多样化和差异化。因此，未来无线移动通信系统在频谱资源、空口接入技术和网络架构等方面面临着巨大的挑战。为了应对以上挑战，第五代移动通信系统致力于研究频谱效率更大、速率更快和智能化更高的新一代无线移动通信技术。而非正交多址接入(Non-orthogonal multiple access,NOMA)作为5G的关键候选技术之一，近年来受到了各界的广泛的关注。NOMA技术在发送端利用信道编码和功率分配使多用户共享时频资源，接收端普遍使用SIC(Successive Interference Cancellation，SIC)技术。因此发送端上合理的资源分配方案对NOMA系统性能起着至关重要的作用。合理可靠的资源分配方案可以保证接收端的有效解码，维持系统的高总和速率，保证用户的公平性等等。在大量的研究结果表明，相比于传统的正交多址接入技术，NOMA可以有效地提高资源利用率，而合理的用户分组和功率分配方案则可以进一步地提高系统的性能。
[0003]目前对NOMA系统的用户分组和功率分配的研究已经取得了一些重要的成果，在用户分组的研究中，有穷举搜索用户分组方法，即通过搜索所有可能的用户组合选择出使性能最好的用户分组，但该算法的复杂度随着用户数目的增大呈指数增长，难以应用到实际场景中。还有一种随机用户分组算法，即随机地选择用户分配在子信道上，虽然降低了复杂度，但是忽略了用户的信道增益值对用户分组的影响，系统性能较差。在功率分配的研究中，有FSPA(full search power allocation，全空间搜索功率分配)算法、FTPA(fractional transmit power allocation，分数阶功率分配)算法和FPA(fixed power allocation，固定功率分配)算法3种算法。FSPA即搜索所有功率分配方案，比较所有的速率选出最优总和速率的功率分配方式。由于该算法庞大的复杂度很难应有于实际生活中；FTPA算法计算简单，相较于全空间搜索算法极大地降低了复杂度的基础上，还考虑了信道增益对功率分配的影响，可以获得较好的性能，但该算法是一个局部优化算法，也只能解决子信道内的功率分配，有一定的局限性；FPA则是按固定的比例将功率分配给用户，但缺少了对信道增益考虑，必然造成系统性能较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置，能够解决现有技术系统性能差、算法复杂难以实际应用的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种多载波NOMA系统的资源分配方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；
[0008]基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；
[0009]基于用户分组方案和获取到的参数，采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。
[0010]结合第一方面，进一步地，所述预设的分组方法包括：
[0011]根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE
m
)和子载波的偏好列表PF(C
n
)；
[0012]确定所有待分配的用户；
[0013]各用户根据用户的偏好列表PF(UE
m
)依次向偏好列表中各子载波发送匹配请求，若用户在相应子载波的偏好列表PF(C
n
)中，则子载波接收接受该用户的匹配；
[0014]若用户不在相应子载波的偏好列表PF(C
n
)中，但满足相应子载波上的用户少于2个，则子载波接受该用户的匹配；
[0015]否则仅接受能提高相应子载波的总传输速率的用户，直至所有用户匹配完毕，得到各子载波匹配的所有用户；
[0016]将被拒绝的用户从子载波的偏好列表PF(C
n
)中移除；
[0017]各子载波匹配的所有用户即为用户分组方案。
[0018]结合第一方面，进一步地，根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE
m
)和子载波的偏好列表PF(C
n
)包括：
[0019]将第n个子载波上的等效信通增益H
m,n
按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(C
n
)；其中，第n个子载波上的等效信通增益H
m,n
为：
[0020][0021]其中，h
m,n
表示第n个子载波上用户m的复信道增益，表示加性白噪声的方差；
[0022]将某一子载波上的某一个用户UE
m
的等效信通增益H
m,n
按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(UE
m
)。
[0023]结合第一方面，进一步地，所述获取的多载波NOMA系统的系统参数包括系统的总发射功率P
tot
、正交子载波数量N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B；系统中的用户参数包括用户数量；
[0024]采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算包括：
[0025]基于系统内的用户数M，计算出用户平均分配功率；
[0026]整理用户平均分配功率，得到系统用户的初始功率分配矩阵p；
[0027]根据用户分组方案确定用户m是否匹配在第n个子载波上，若用户m的信号分配在第n个子载波，则S
m,n
＝1，反之S
m,n
＝0；
[0028]利用遗传算法的积木块假设理论处理系统的总传输速率及其约束条件C，获得系统的总传输速率最大时的最佳功率分配矩阵p
’
；
[0029]将最佳功率分配矩阵p
’
整理为用户最佳平均分配功率，即为功率分配的最佳方案。
[0030]结合第一方面，进一步地，NOMA系统的总传输速率及其约束条件C的处理过程包括：
[0031]初始化系统内的用户数M、正交子载波数N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B，第n个子载波上叠加的用户数用M
n
表示，叠加M
n
个用户后，第n个子载波上的发送的叠加信号x
n
为：
[0032][0033]式(2)中，i表示第n个子载波上的用户数量，p
i,n
表示第n个子载波上i个用户的发送信号的分配功率，x
i,n
表示第n个子载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多载波NOMA系统的资源分配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；基于用户分组方案和获取到的参数，采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。2.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，所述预设的分组方法包括：根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE
m
)和子载波的偏好列表PF(C
n
)；确定所有待分配的用户；各用户根据用户的偏好列表PF(UE
m
)依次向偏好列表中各子载波发送匹配请求，若用户在相应子载波的偏好列表PF(C
n
)中，则子载波接收接受该用户的匹配；若用户不在相应子载波的偏好列表PF(C
n
)中，但满足相应子载波上的用户少于2个，则子载波接受该用户的匹配；否则仅接受能提高相应子载波的总传输速率的用户，直至所有用户匹配完毕，得到各子载波匹配的所有用户；将被拒绝的用户从子载波的偏好列表PF(C
n
)中移除；各子载波匹配的所有用户即为用户分组方案。3.根据权利要求2所述的资源分配方法，其特征在于，根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE
m
)和子载波的偏好列表PF(C
n
)包括：将第n个子载波上的等效信通增益H
m,n
按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(C
n
)；其中，第n个子载波上的等效信通增益H
m,n
为：其中，h
m,n
表示第n个子载波上用户m的复信道增益，表示加性白噪声的方差；将某一子载波上的某一个用户UE
m
的等效信通增益H
m,n
按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(UE
m
)。4.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，所述获取的多载波NOMA系统的系统参数包括系统的总发射功率P
tot
、正交子载波数量N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B；系统中的用户参数包括用户数量；采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算包括：基于系统内的用户数M，计算出用户平均分配功率；整理用户平均分配功率，得到系统用户的初始功率分配矩阵p；根据用户分组方案确定用户m是否匹配在第n个子载波上，若用户m的信号分配在第n个子载波，则S
m,n
＝1，反之S
m,n
＝0；利用遗传算法的积木块假设理论处理系统的总传输速率及其约束条件C，获得系统的总传输速率最大时的最佳功率分配矩阵p
’
；将最佳功率分配矩阵p
’
整理为用户最佳平均分配功率，即为功率分配的最佳方案。
5.根据权利要求4所述的资源分配方法，其特征在于，NOMA系统的总传输速率及其约束条件C的...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘沛生，韩文毫，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：