基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法和装置，方法包括：引入数据链路层中的QoS指数，以最大化系统最小有效容量为优化目标进行最优功率分配，得到NOMA系统优化模型；根据NOMA系统优化模型确定用户中最大负有效容量模型；根据NOMA系统优化模型的约束条件以及用户中最大负有效容量模型确定用户中最大负有效容量模型的增广函数；利用改进的模拟退火算法对所述增广函数进行求解，得到最优功率分配方案。本发明专利技术能够以更快的收敛速度、更低的复杂度得到与使用FSPA算法相同的最优值，相比于使用FPA算法、FTPA算法，系统达到的有效容量得到了提升。

【技术实现步骤摘要】
基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法和装置
本专利技术属于无线通信网络
，具体涉及一种基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法和装置。
技术介绍
随着移动通信产业的飞速发展，未来各类智能终端的数量将持续性大规模增长，因此5G通信系统的性能设计也将面临更大的挑战。5G通信系统不仅需要满足支持大规模连接的技术要求，还需要满足更高吞吐量、更低延时、更高可靠性等要求。非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess,NOMA)技术作为增强多用户容量的技术方案，已成为学术界的研究热点。NOMA技术引入了功率域的概念，根据用户信道质量的不同，分别在各用户组内为每个用户分配不同的发送功率，在功率域实现多用户复用，从而提高了用户的公平性，扩大了系统容量。现有研究表明，在接收端使用串行干扰消除(SuccessiveInterferenceCancellation,SIC)的NOMA系统，比传统正交多址接入(OrthogonalMultipleAccess,OMA)系统的频谱效率提高大约30-40％。因此，在现有的多址接入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：/n引入数据链路层中的QoS指数，以最大化系统最小有效容量为优化目标进行最优功率分配，得到NOMA系统优化模型；/n根据NOMA系统优化模型确定用户中最大负有效容量模型；/n根据NOMA系统优化模型的约束条件以及用户中最大负有效容量模型确定用户中最大负有效容量模型的增广函数；/n利用改进的模拟退火算法对所述增广函数进行求解，得到最优功率分配方案。/n

【技术特征摘要】
1.基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
引入数据链路层中的QoS指数，以最大化系统最小有效容量为优化目标进行最优功率分配，得到NOMA系统优化模型；
根据NOMA系统优化模型确定用户中最大负有效容量模型；
根据NOMA系统优化模型的约束条件以及用户中最大负有效容量模型确定用户中最大负有效容量模型的增广函数；
利用改进的模拟退火算法对所述增广函数进行求解，得到最优功率分配方案。


2.根据权利要求1所述的基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法，其特征在于，所述NOMA系统优化模型的表达式如下：






C2：pi≥0
其中为信道系数hi的期望值，且1≤i≤N，N表示系统用户总数，θi表示用户i在当前服务过程的QoS指数，Ri[t]表示用户i能够达到的最大速率，Pmax表示基站可以发送的最大功率，pi表示为用户i分配到的功率值，P为所有用户功率向量，P＝[p1,p2,…pN]。


3.根据权利要求2所述的基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法，其特征在于，根据用户与基站之间的距离将用户划分为两个用户组，其中近用户组由与基站之间的距离小于预设值的用户组成，远用户组由与基站之间的距离大于等于预设值的用户组成，当前用户i能够达到的最大速率Ri[t]由其所在的用户组能够达到的最大速率确定。


4.根据权利要求3所述基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法，其特征在于，在半双工协作NOMA系统中，用户i能够达到的最大速率为近用户组中用户i1能够达到的最大速率或远用户组i2能够达到的最大速率；
其中近用户组中用户i1能够达到的最大速率表达式如下：



远用户组中用户i2可以达到的最大速率表达式如下：



其中pk,s为近用户组中的用户k作为中继时发送功率，pi1为近用户组中用户i1分配到的发送功率，pi2为远用户组中用户i2分配到的发送功率，hi1为基站与近用户组中用户i1间的信道系数，l为近用户组中的用户数；hi2为基站与远用户组中用户i2间的信道系数，pj为用户j分配到的功率，hk,i2为近用户组中的用户k与远用户组中用户i2之间的信道系数。


5.根据权利要求3所述基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法，其特征在于，在全双工协作NOMA系统中，用户i能够达到的最大速率为近用户组中用户i1能够达到的最大速率或远用户组i2能够达到的最大速率；
近用户组中用户i1可以达到的最大速率表达式如下：



远用户组中用户i2可以达到的最大速率表达式如下：



其中pk,s表示近用户组中的用户k作为中继时发送功率，pi1为近用户组中用户i1分配到的发送功率，pi2为远用户组中用户i2分配到的发送功率，hi1为基站与近用户组中用户i1间的信道系数，l为近用户组中的用户数；hi2为基站与远用户组中用户i2间的信道系数，pj为用户j分配到的功率，hk,i2为近用户组中的用户k与远用户组中用户i2之间的信道系数。


6.根据权利要求1所述的基于改进的模拟退火的NOMA跨层功率分配方法，其特征在于，用户中最大负有效容量模型的表达式如下：






C2：pi≥0
其中为信道系数hi的期望值，且1≤i≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆音，吴济洲，杨楚瀛，李滔森，王秀梅，朱洪波，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32