本发明专利技术涉及一种基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法，包括以下步骤：步骤S1:基站产生待发送两用户信号，并对用户信号进行LDPC信道编码；步骤S2:采用基于公平系数功率分配优化算法和中断概率的功率分配优化算法，通过改变公平系数和中断概率数值，得到两用户功率的最佳分配；步骤S3:对两用户信号进行调制，调制后的用户信号通过信道到达用户1和用户2接收端；步骤S4:接收端采用SIC策略来解码不同用户信号。本发明专利技术在基站总功率不变时，可以显著降低系统的误码率，具有低复杂度且高效的译码性能。的译码性能。的译码性能。
【技术实现步骤摘要】
基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法
[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法。
技术介绍
[0002]非正交多址接入(Non
‑
Orthogonal MultipleAccess，NOMA)技术已被公认为是第五代(5th
‑
Generation，5G)无线网络的关键技术之一。与传统的正交多址接入(Orthogonal MultipleAccess，OMA)技术相比，NOMA技术通过功率域复用，能够利用相同的时间和频率来提供更高的频谱效率和系统容量。然而，NOMA系统接收端接收到的用户信号是非正交叠加，不同的用户信号之间存在严重的干扰，导致接收端译码难度大大增加。在NOMA系统中，接收机利用连续干扰删除(Successive Interference Cancellation，SIC)技术来避免同道干扰从而获取期望信号。然而实际的无线系统总是使用有限长度的信道码。传统的SIC算法会在NOMA系统中引入严重的错误传播，从而损害系统性能。同时基站对用户功率的分配大小也影响用户间的干扰程度和接收端解码复杂度和准确度。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法，在基站总功率不变时，可以显著降低系统的误码率，具有低复杂度且高效的译码性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1:基站产生待发送两用户信号，并对用户信号进行LDPC信道编码；
[0007]步骤S2:采用基于公平系数功率分配优化算法和中断概率的功率分配优化算法，通过改变公平系数和中断概率数值，得到两用户功率的最佳分配；
[0008]步骤S3:对两用户信号进行调制，调制后的用户信号通过信道到达用户1和用户2接收端；
[0009]步骤S4:接收端采用SIC策略来解码不同用户信号。
[0010]进一步的，所述基于公平系数功率分配优化算法，具体为：
[0011](1)设用户1是距离基站近的用户，也就是用户1的信道条件好，用户2是距离基站远的用户，也就是用户2的信道条件差，用户1、2的吞吐量可以表示为：
[0012][0013][0014]其系统的总吞吐量为R＝R1+R2[0015]定义公平系数F：
[0016][0017]公平系数表明系统容量在每个用户之间共享的程度，当F越接近1时，代表用户间的吞吐量越接近；
[0018]在满足系统给定的公平系数F'指标下，最大化系统总吞吐量：
[0019][0020]P是基站发射的总功率；
[0021]用户1和用户2分配的功率为P1和P2，功率分配因子为α，则
[0022]P1＝α
×
P，P2＝(1
‑
α)
×
P
[0023](2)初始化功率分配因子α、公平系数F，吞吐量R1、R2；
[0024](3)计算R1和R2，系统的总吞吐量R，公平系数F；
[0025](4)在符合公平系数的指标条件下，判断当前系统的总吞吐量是否为最大值；
[0026](5)判断功率因子是否满足预设约束条件，若是则以一定的步长递增，重复步骤(2)
‑
(4)，直到找到最优的系统吞吐量。
[0027]进一步的，所述基于中断概率的功率分配算法，具体为：
[0028]设定最大中断概率的指标下，使得最弱用户的吞吐量最大，优化模型表示为以下形式：
[0029][0030][0031][0032]其中ε(m)是系统给定的可容忍中断概率；m、j代表解码顺序(j＜m)，m＝1代表第一个解码。P
out
(m)代表用户m的中断概率,h
m
是第m个解码用户和基站之间的信道系数，是用户j的目标速率，σ2是高斯信道的方差。M是用户数，设ε(1)＝ε(2)，优化模型化简为：
[0033][0034][0035][0036]其中t是这一组非线性方程的参数，M＝2，得到：
[0037]P2＝tρ(2)+t2ρ(1)
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(11)
[0038]P1＝tρ(1)
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(12)
[0039]这是一组非线性方程，利用牛顿迭代法求出t，最终可以计算出P1、P2。
[0040]进一步的，所述基于中断概率的功率分配算法的分配策略，具体为：
[0041](1)初始化系统给定的中断概率ε(m)，系数λ；
[0042](2)根据公式(10)计算ρ(1)、ρ(2)；
[0043](3)在基站总功率不变时，利用牛顿迭代法计算参数t；
[0044](4)按照公式(11)、(12)计算功率P1、P2。
[0045]进一步的，所述SIC策略包括干扰视为噪声的方案N
‑
SIC、将用户的干扰信号调制作为辅助信息的联合检测方案J
‑
SIC、为两个用户交换信号外部解码信息的方案E
‑
SIC。
[0046]进一步的，所述J
‑
SIC策略具体为：将干扰信号视为辅助信息，利用干扰信号进行信号的译码，对于用户1端，先采用干扰消除算法解码用户2之后再解码用户1对于BP解码，解调器需要生成与每个比特相对应的信道对数似然比，并将其传递给解码器，所述信道对数似然比LLR用于译码x2，如下式：
[0047][0048]其中，其中，表示用户1的所有BPSK符号的集合,b
2,j
对应用户2比特流的第j个比特，b
2,j
∈{0,1}；r
1,j
对应用户1接收机接收信号的第j个比特；计算出LLR后，执行BP解码算法恢复x2；之后再次计算信道对数似然比LLR用于译码x1，如下式：
[0049][0050]b
1,j
对应用户1比特流的第j个比特，b
1,j
∈{0,1}；表示用户1接收机减去干扰信息后，信号的第j个比特。同样计算出LLR后，执行BP解码算法恢复。
[0051]进一步，所述E
‑
SIC策略具体为：设用户1端有两个解码器，用户2的信号使用解码器2解码，解码器1解码用户1的信号；在用户2端只需要解码器2直接解码本身信号；解码器1和解码器2输出的外部信息在用户1端的解码器1和解码器2之间交换；
[0052]在每次迭代中，必须对用户2信号先进行解码；然后，解码器2变量节点产生的相关联的外部信息作为先验信息被反馈到解码器1；随后是解码器1的解码迭代；最后，解码器1变量节点产生的相关本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:基站产生待发送两用户信号，并对用户信号进行LDPC信道编码；步骤S2:采用基于公平系数功率分配优化算法和中断概率的功率分配优化算法，通过改变公平系数和中断概率数值，得到两用户功率的最佳分配；步骤S3:对两用户信号进行调制，调制后的用户信号通过信道到达用户1和用户2接收端；步骤S4:接收端采用SIC策略来解码不同用户信号。2.根据权利要求1所述的基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法，其特征在于，所述基于公平系数功率分配优化算法，具体为：(1)设用户1是距离基站近的用户，也就是用户1的信道条件好，用户2是距离基站远的用户，也就是用户2的信道条件差，用户1、2的吞吐量表示为：用户，也就是用户2的信道条件差，用户1、2的吞吐量表示为：其系统的总吞吐量为R＝R1+R2定义公平系数F：公平系数表明系统容量在每个用户之间共享的程度，当F越接近1时，代表用户间的吞吐量越接近；在满足系统给定的公平系数F'指标下，最大化系统总吞吐量：P是基站发射的总功率；用户1和用户2分配的功率为P1和P2，功率分配因子为α，则P1＝α
×
P，P2＝(1
‑
α)
×
P(2)初始化功率分配因子α、公平系数F，吞吐量R1、R2；(3)计算R1和R2，系统的总吞吐量R，公平系数F；(4)在符合公平系数的指标条件下，判断当前系统的总吞吐量是否为最大值；(5)判断功率因子是否满足预设约束条件，若是则以一定的步长递增，重复步骤(2)
‑
(4)，直到找到最优的系统吞吐量。3.根据权利要求1所述的基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法，其特征在于，所述基于中断概率的功率分配算法，具体为：设定最大中断概率的指标下，使得最弱用户的吞吐量最大，优化模型表示为以下形式：
其中ε(m)是系统给定的可容忍中断概率；m、j代表解码顺序(j＜m)，m＝1代表第一个解码；P
out
(m)代表用户m的中断概率,h
m
是第m个解码用户和基站之间的信道系数，是用户j的目标速率，σ2是高斯信道的方差。M是用户数，设ε(1)＝ε(2)，优化模型化简为：模型化简为：模型化简为：其中t是这一组非线性方程的参数，M＝2，得到：P2＝tρ(2)+t2ρ(1)
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(11)P1＝tρ(1)
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(12)这是一组非线性方程，利用牛顿迭代法求出t，最终可以计算出P1、P2。4.根据权利要求3所述的基于功率分配的NOMA两用户下行链路的译码方法，其特征在于，所述基于中断概率的功率分配算法的分配策略，具体为：(...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈平平，陈鹏飞，王聪，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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