[发明专利]一种非正交多址中的功率分配方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种非正交多址中的功率分配方法及装置，该方法中根据子带的带宽、每个用户的信道增益、上一时刻分配的功率和窗口时间长度，计算出每个用户在所述任一子带上的平均速率，根据每个用户的平均速率计算出每个用户的权重；根据预设的判定准则，配对出所有的适合非正交多址接入的用户组，对于待选集合中的每个第一用户分组，计算每个第一用户分组的比例公平因子，并将比例公平因子最大的第一用户分组确定为最优用户分组；将所述任一子带分配给所述最优用户分组，实现了多个用户同时接入同一无线资源，兼顾了系统吞吐量，降低了算法的复杂度。

技术领域

本发明涉及无线接入技术领域，特别涉及一种非正交多址中的功率分配方法。

背景技术

为了满足未来业务需求，业界已经启动了5G移动通信系统的研究。为了满足高吞吐率(较4G提高1000倍，热点地区数据率达到10Gbps)、海量设备接入(较4G提高10-100倍，总共达到500亿个设备，平均每个接入点30万个设备)等指标，非正交多址接入技术(NOMA)应运而生。在传统的正交多址技术中，只能为一个用户分配单一的无线资源，例如按频率分割，按时间分割或按码本分割，而NOMA方式可将一个无线资源分配给多个用户。

目前有多种方式实现NOMA，在功率域上实现非正交多址是业界研究的重点，它是未来5G移动通信技术中的关键技术。

在NOMA方案中的下行传输中，基站端会从候选用户中调度多个用户进行配对，并在相同的时域资源上叠加配对用户的信号，由于基站在每个时频资源上的发射功率有限，配对用户的功率分配会在很大程度上影响系统的吞吐量；再者，合理的用户配对也有利于用户终端的解调，因此，怎样合理地将用户配对进行功率分配是一个值得深入研究的问题。

在NOMA技术研究中，现有技术对用户调度主要采用比例公平算法。首先基站遍历所有可能的用户配对情况，进行功率分配并计算该用户分组的比例公平因子，然后选出比例公平因子最大的配对方案作为这次调度的对象。但现有的功率分配方案是定性分析得到的结果，并没有相应的定量分析，并且这个功率分配方案也不是最优的，另外在原有的框架下，需要全局搜索最优的用户配对情况，但这种方法的时间复杂度过高。

目前的功率分配方案：从候选的用户中，直接遍历所有的用户配对情况来搜索最优化的用户配对方案，例如一个小区中有K个用户，每个时频资源上最多复用N个用户，则基站需要配对出所有可能地用户配对情况，需要遍历的情况数目为

由于对于每种配对情况，基站还需要计算其相应的功率分配方案和比例公平因子，这一过程会随着时频资源最大复用用户数和小区用户数K的增长而大幅上升，这会使计算量急剧上升。

现有技术中的的功率分配方案主要有遍历功率分配算法(Full Search PowerAllocation，FSPA)、固定功率分配算法(Fixed Power Allocation，FPA)和分级功率分配算法(Fractional Transmit Power Allocation，FTPA)。

FSPA能够使NOMA的吞吐量性能达到最优。FSPA的具体做法就是对于已经选好的组合用户集U_s，遍历每一种可能的功率分配方案，原则上来说功率分配的方案有无穷多组，但如果限定最小分配单位为0.1P，P为总的发射功率，那么FSPA是可以实现的，但是FSPA的计算量大，时间复杂度高。

FPA算法计算量小，时间复杂度低，但是它能达到的吞吐量性能不理想。对于复用用户数为2的NOMA，FPA的做法就是给信道条件较好的用户分配的功率为0.8P，给信道条件较差的用户分配的功率为0.2P。对于场景的不同，固定功率分配的因子不一定相同，也可以按七三分或者六四分，但是两者的功率差别不大时，信道条件较差的用户在接收信号时的干扰很大，信道条件较好的用户在做SIC时，不一定能够成功消除其他用户带来的干扰。FPA没有充分利用已知的信道信息，导致吞吐量性能不理想。