[发明专利]基于非正交多址接入提高超密异构网络能量效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于非正交多址接入提高超密异构网络能量效率的方法。

背景技术

5G将会满足人们在居家、工作、休闲和交通等各种场景的多样化业务需求，具有连续广域覆盖、高容量、低时延、高可靠、低功耗、大连接等特点，其中系统容量在2020年每平方千米要提高1000倍，频谱效率相比4G需要提升5到15倍，能量效率相比4G需要提升8到10倍。

超密异构网络的部署已经成为目前通信系统发展的趋势，也为正在研究中的5G系统部署提供了参考。所谓的超密异构网络就是同时包含宏蜂窝和小蜂窝(微蜂窝、微微蜂窝、家庭基站)的网络，此外，小蜂窝的密度要远远大于宏蜂窝的密度以分担宏蜂窝的负载，提高系统容量。随着异构网络的超密部署，随之所需的频带和能量消耗也不容忽视。超密异构网络带来的能量消耗迅猛增加和能量资源短缺的矛盾一直未能得到很好的解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明需解决的技术问题是如何解决超密异构网络带来的能量消耗迅猛增加和能量资源短缺的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种基于非正交多址接入提高超密异构网络能量效率的方法，在一个资源单元上同时接入很多个用户，在接收端利用串行干扰消除技术消除这些用户间的干扰，从而提高整个网络的吞吐量，通过对网络总吞吐量的分析最终得到系统的能量效率与用户数的关系，包括如下步骤：

(1)在一个宏蜂窝中部署N个微蜂窝基站，宏基站的用户数为M₀，第k个微基站的用户数为M_k，k＝1,2,K N，宏基站的发射功率为P_t1，所有微基站的发射功率相同为P_t2，传输带宽为W；

(2)当宏基站接入M₀个用户时，在发送端即基站侧让用户采用非正交多址接入，用户i的数据速率为宏蜂窝层总的接收速率为让用户采用非正交多址接入技术，具体步骤如下：

1)在发送端，将所有用户的信号在相同信道上进行叠加，宏基站端的叠加信号可以表示为其中，P_i表示宏基站为第i个用户分配的功率，各用户的功率根据用户与宏基站之间的信道增益来分配，信道质量好的用户所分配的发射功率弱，信道质量差的用户所分配的发射功率强，s_i表示第i个用户的信号,这里假设则

2)在接收端第i个用户所接收到的信号为y_i＝h_ix+n_i，其中h_i为第i个用户与宏基站之间的信道系数，h_i＝g_id_i^-α，g_i为信道系数，假设信道衰落为瑞利衰落，d_i为第i个用户与宏基站之间的距离，α为路径损耗因子，n_i为第i个用户与宏基站之间的信道噪声，均值为0，方差为

3)对接收端的用户信号进行串行干扰消除，消除顺序为信道增益上升的顺序；根据这个顺序，任何用户都可以解码信道增益比它小的用户的信号，解码时将信道增益比它大的用户的信号看作干扰，解码后将信道增益小的用户的信号从接收信号中消除；根据上面串行干扰消除的解码顺序，如果按信道增益i>j，用户i可以成功解码用户j的信号，并把用户j的信号从接收信号中消除；但如果按信道增益i<j，用户i就不能移除用户j的信号，而是把它看作干扰；因此，用户i的信干噪比为其中I_i为第i个用户所受到的小区间干扰，在接收端可以看作噪声；

(3)当第k个微基站接入M_k个用户时，经过上述非正交多址接入技术及串行干扰消除后，此微蜂窝总的接收速率为其中P_k,i表示第k个微基站为它的第i个用户所分配的功率，h_k,i为第k个微基站的第i个用户与此微基站之间的信道系数，I_k,i为第k个微基站的第i个用户所受到的小区间干扰，在接收端可以看作噪声，为第k个微基站的第i个用户与此微基站之间信道噪声的方差；

(4)微蜂窝层总的接收速率为

(5)超密异构网络总的吞吐量为

(6)定义系统的能量效率η_EE为系统总的吞吐量与系统所消耗的总功率的比值；根据以上定义求得系统的能量效率为