基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法组成比例

本发明专利技术提出一种基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法，涉及移动通信的技术领域，首先进行以用户速率需求为导向的初次复用匹配及功率分配，初次复用匹配及功率分配后，确定剩余资源块，以最大化网络切片系统总吞吐量为目标函数，以资源块复用匹配用户与否作为二进制变量，以系统分配用户功率、二进制变量复用资源块、服务等级、用户最低速率需求、用户速率的比例公平性为约束，建立优化模型，并利用快速启发式算法求解优化模型得到主、次用户的匹配组合，在综合考虑多种约束的前提下，利用此种非迭代的方式快速匹配复用用户，降低了资源分配的复杂度，最大化系统吞吐量，满足了通信系统的即时性要求。满足了通信系统的即时性要求。满足了通信系统的即时性要求。

【技术实现步骤摘要】
基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法


[0001]本专利技术涉及移动通信的
，更具体地，涉及一种基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法。

技术介绍

[0002]为满足当前通信业务多样化的需求，第五代移动通信系统(5G)在吞吐量、时延、连接数量以及系统功耗等性能方面均有大幅提升，并且支持多类应用服务场景。为在不显著增加运营成本的基础上，满足内容丰富的多媒体应用和垂直市场服务，网络共享成为一种有效的解决方案，它允许多个运营商共享网络基础设施和资源，利用软件定义网络和网络功能虚拟化技术实现资源共享和逻辑独立的虚拟网络切片应运而生，网络切片实质是通过虚拟网络运营商将物理资源抽象映射成虚拟资源，再把虚拟资源分配给服务提供商，服务提供商根据用户的服务质量(QoS,Quality of Service)为用户提供定制化服务。在资源分配方面，与传统的无线资源分配相比，网络切片的资源分配需在满足用户QoS需求的同时，保证切片间的隔离性。
[0003]正交多址接入技术(OMA)作为第四代移动通信系统的关键技术之一，通过将频谱划分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法，其特征在于，包括：S1.将用户从切片中获得服务的满意度、切片中用户的满意度方差及切片的状态值初始化；S2.确定资源块的个数，将系统信号传输总功率平均分配给每个资源块；S3.以最大化网络切片系统总吞吐量为目标，考虑系统分配用户功率、主用户与次用户功率关系、二进制变量复用资源块、服务等级、用户最低速率需求、用户速率的比例公平性约束，建立优化模型，以分配资源块的切片和用户；S4.将每个用户作为主用户，寻找具有最大信道增益的资源块，匹配在该资源块上具有最大信道增益的次用户，对该资源块上的主用户与次用户进行功率分配，以使系统总吞吐量最大化；S5.根据S4得到的资源块上主用户与次用户功率分配的结果，得到功率分配后用户的速率，持续进行S4中资源块与用户的复用匹配，直至满足所有用户的最低速率需求，更新用户从切片中获得服务的满意度、切片中用户的满意度方差及切片的状态值；S6.确定切片状态值最小的切片，设置公平度阈值e，判断切片状态值最小对应的切片中用户的满意度方差是否大于e，若是，执行步骤S7；否则，执行步骤S8；S7.选择从该切片中获得服务的满意度最小的用户作为主用户，选择使主用户信道增益最大的资源块，且匹配出该资源块上具有最大信道增益的次用户，以最大化系统总吞吐量为目标，对该资源块上的主用户与次用户进行功率分配，执行步骤S9；S8.遍历切片中用户对应资源块的信道增益矩阵，从信道增益矩阵中选定最大信道增益对应的用户与资源块，将该用户作为主用户，且匹配出该资源块上具有最大信道增益的次用户，以最大化系统总吞吐量为目标，对该资源块上的主用户与次用户进行功率分配，执行步骤S9；S9.判断系统是否还存在剩余资源块，若是，返回步骤S6，否则，结束。2.根据权利要求1所述的基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法，其特征在于，设网络切片的集合为：SLs＝{1,2,L,s,L,S}，每一个切片s有一个用户集合，表示为：U
s
＝{1,2,L k,L,K
s
}，设每个用户(s,k)的最小速率需求为每个用户(s,k)从切片s中获得服务的满足度q
sk
表示为：其中，表示用户(s,k)的速率，表示切片s中用户(s,k)需满足的比例公平性约束，即：每个切片s中用户的满意度方差V(s)表示为：每个切片s的服务等级为ρ
s
，0≤ρ
s
≤1，且满足∑
s∈SPs
ρ
s
≤1，由切片服务等级和用户速率得到切片状态A(s)，表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法，其特征在于，设在频率中考虑C个子信道，在时域中考虑T个子帧，基于NOMA的系统中共TC个资源块，表示为：M＝{(1,1),(1,2),L,(T,C)}；设系统信号传输总功率为P
tot
，将其平均分配给每个子信道，则每个资源块获得的功率p
m
为：p
m
＝P
tot
/C。4.根据权利要求3所述的基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法，其特征在于，在步骤S3中，最大化网络切片系统总吞吐量的目标函数表达式为：其中，T表示子帧的个数，B表示资源块的带宽；表示用户(s,k)在RB(t,c)上的信干噪比；C表示子信道的个数，表示二进制变量，若系统将RB(t,c)分配给用户(s,k)，则反之，反之，表示用户(s,k)在RB(t,c)上的信干噪比SINR；用户(s,k)在RB(t,c)上的可达速率表示为：则功率分配后用户(s,k)获得的速率表示为：5.根据权利要求4所述的基于NOMA的网络切片复用用户匹配及功率分配方法，其特征在于，系统分配用户功率约束为：在于，系统分配用户功率约束为：其中，表示系统分配给用户(s,k)的功率，P
tot
表示系统信号传输总功率；主用户与次用户功率关系约束为：其中，表示主用户功率，表示次用户功率；二进制变量复用资源块约束为：二进制变量复用资源块约束为：
服务等级约束为：其中，表示用户(s,k)获得的速率；ρ
s
表示每个切片s的服务等级；用户最低速率需求约束为：用户速率的比例公平性约束为：6.根据权利要求5所述的基于NOMA的网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟仲，黎昆涛，刘海林，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：