[发明专利]一种基于NOMA的网络切片动态联合用户关联和功率分配方法

权利要求书

1.一种基于NOMA的网络切片动态联合用户关联和功率分配方法，其特征在于，该方法为：在NOMA系统下行链路不完美信道条件下，以实现最大化网络吞吐量为目标进行的联合用户关联和功率分配方法，具体包括以下步骤：

S1：根据信道状态信息获得切片用户与RRH之间的宽带信干噪比，判断用户与RRH关联的策略；

S2：根据用户队列状态信息和信道状态信息使网络切片中多个用户在资源块RB的最大复用用户数范围内功率复用在同一RB上，并且在满足各个切片和用户的最低速率需求、用户时延需求、系统中断概率约束和前传链路容量约束的前提下为每个用户分配最优的功率资源；

在每个调度时隙上，为每个切片中的用户动态调整与RRH关联的策略和分配合适的功率以满足各约束条件，具体步骤为：

(1)在每个调度时隙开始时，根据所述最小均方误差信道估计模型估计出所有切片中的用户当前时隙的无线信道状态信息和搜集各切片中的用户的队列缓存信息和切片虚拟队列状态信息；

(2)根据所有切片中的用户与各RRH之间的信道条件得到用户与RRH关联的策略；具体步骤为：

①在当前调度时隙开始时，给定RRH的前传链路容量，根据最小均方误差信道估计模型估计出所有切片中的用户当前时隙的无线信道状态信息；

②在满足RRH前传链路容量的前提下，得到所有切片中的每个用户与宽带信干噪比最大的RRH相关联；

(3)根据步骤(2)得到的用户与RRH关联的策略计算当前时隙下为每个功率复用在RB上的系统中用户分配功率资源量；具体步骤为：

①在当前调度时隙开始时，根据最小均方误差信道估计模型估计出所有切片中的用户当前时隙的无线信道状态信息和搜集各切片中的用户的队列缓存信息和切片虚拟队列状态信息；

②初始化近似值向量、拉格朗日乘子、收敛条件和所有切片中的用户初始队列长度；

③给定所有切片中的用户与RB功率复用策略，通过KKT条件和二分搜索法计算得到分配给所有切片中的用户的功率资源量；

④根据步骤③得到的所有切片中的用户功率资源量以及拉格朗日乘子值计算用户与RB功率复用的策略；

⑤更新拉格朗日乘子；

⑥经过数次迭代后，判断是否满足收敛条件，如果不满足收敛条件，则重复以上步骤；若满足收敛条件，则更新近似值向量；

⑦经过数次迭代后，判断是否满足收敛条件，若不满足，则重复上述步骤；否则方法结束；

(4)经过数次迭代后，判断是否满足收敛条件；

(5)如果当前用户关联和功率资源分配策略满足收敛条件，则将所述联合用户关联和功率资源分配策略通知给所有切片中的用户；

(6)按照步骤(5)所述的资源分配策略，所述所有切片中的用户按照所述队列更新方式更新所述队列缓存信息和切片虚拟队列长度，并等待下一个调度时隙。

2.根据权利要求1所述的一种基于NOMA的网络切片动态联合用户关联和功率分配方法，其特征在于，步骤S2中：

所述满足切片的最低速率需求为：保证RB给复用在其上的用户分配功率资源后各切片中所有用户达到的长期平均速率总和不小于某个下限值，其中，切片长期平均速率为：切片中所有用户的速率之和在长时间上求平均后的速率；

所述满足用户的最低速率需求为：保证RB给复用在其上的用户分配的功率资源能够使该用户的速率大于该用户的最小保证比特率；

所述满足用户时延需求为：保证各切片中每个用户的队列稳定；

所述满足系统中断概率约束为：保证在不完美信道下得到的数据速率会超过实际可达的最大数据速率时的概率不超过某个值；

所述满足前传链路容量约束为：保证与某个RRH关联的所有用户的速率总和不超过其到BBU池的前传链路容量。

3.根据权利要求2所述的一种基于NOMA的网络切片动态联合用户关联和功率分配方法，其特征在于，网络切片中用户在每个时隙上的缓存队列更新方式为：

其中，表示切片k中的第i个用户在下一个时隙开始时的队列长度；表示切片k中的第i个用户在当前时隙开始时的队列长度；表示切片k中的第i个用户在当前时隙上新到达的数据包个数，具体根据服从参数为的泊松过程随机生成；表示切片k中的第i个用户在当前时隙上离开的数据包个数。