[发明专利]用于下行NOMA通信系统设计的安全单播速率模型的获得方法

说明书

本发明公开了一种用于下行NOMA通信系统设计的安全单播速率模型的获得方法，利用顺序统计理论、数值分析理论来获得安全单播速率模型，综合考虑单播多播业务同时传输、信道估计误差以及用户的移动性，如实反映实际通信场景，能有效地指导实际下行NOMA通信中的参数设计；且本发明方法获得的安全单播速率模型是以最大化安全单播速率作为优化目标，这能极大提升单播业务的安全性；根据本发明方法获得安全单播速率模型设计的下行NOMA通信系统，能够允许多用户信号在同一无线资源条件下同时发送，因此，在高信噪比条件下，相比于传统的正交多址接入OMA(orthogonal multiple access)，系统安全单播速率更高，性能更好。

技术领域

本发明涉及一种下行NOMA(非正交多址接入技术，Non-orthogonal multipleaccess)通信中的基于安全单播速率准则的资源优化及性能分析方法，尤其是涉及一种用于下行NOMA通信系统设计的安全单播速率模型的获得方法。

背景技术

非正交多址接入技术NOMA是解决未来5G通信系统苛刻需求(比如极高数据速率、极低延时、超高覆盖率等)的最有潜力的一种多址接入方式。与此同时，下行NOMA通信已经被3GPP(3rd generation partnership project)组织写进了LTE-A(long termevolution-advance)系统方案中，更是成为了当前的研究热点。下行NOMA的核心思想是基站利用叠加编码通过不同功率水平将多用户信号重叠发送，而在用户处则通过连续干扰消除SIC(successive interference cancellation)技术进行译码，从而允许多个信号在相同的无线资源下同时发送，极大地提高了频谱效率。下行NOMA中的研究方向主要集中在两个方面：1)高效资源分配算法，它是实现下行NOMA优势的关键2)性能分析，它能够有效地指导实际通信参数设计，为系统规划设计提供理论依据。

目前已经有大量文献研究了下行NOMA中的资源分配算法以及性能分析，但是它们存在着三个局限性：1)信道状态信息CSI(channel state information)是准确无误的，没有考虑实际通信中CSI往往是存在误差的，这包括信道估计误差、信道量化误差、信道反馈误差等2)仅仅考虑单播通信业务，而没有考虑实际中往往是混合单播多播业务通信场景3)用户分布是固定位置的，而没有考虑实际通信中用户往往是移动的。对于混合单播多播业务通信场景中，多播业务接收者也会同时得到单播业务信息，因此单播业务的安全性必须得考虑。因此已有文献提出了的安全单播速率优化准则，它能够极大提升单播业务的安全性。而目前，在混合单播多播业务同时传输场景中，考虑用户均匀分布条件下，还未有获得安全单播速率的方法，导致人们在系统设计过程中需要反复做大量仿真工作来评估系统安全单播速率性能。因此，通过合适的方法来获得理论上的安全单播速率模型是非常有意义的。

一方面：不需要做任何的仿真，只要给定系统参数，就可以通过安全单播速率模型知道安全单播速率值；另一方面，给定系统的安全单播速率目标，就可以通过安全单播速率模型合理调整系统参数，也不需要做任何仿真。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于下行NOMA通信系统设计的安全单播速率模型的获得方法，其获得的安全单播速率模型能够为下行NOMA的实际应用提供理论依据。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于下行NOMA通信系统设计的安全单播速率模型的获得方法：首先定义一个一般通信场景为：一个单小区下行无线网络中，一个基站服务于K个移动用户；用户随机地在半径为D的圆形覆盖区域内移动，而基站位置固定且位于圆形覆盖区域的中心；基站同时发送两种类型数据，即多播消息s_M和单播消息s_U，其中s_M是发送给所有用户，而s_U只给指定的单播业务接收用户，所有信道信息存在信道估计误差；然后进行下述操作：