[发明专利]一种基于非正交多址接入的毫米波通信系统中能效功率分配方法

权利要求书

1.一种基于非正交多址接入的毫米波通信(mmWave-NOMA)系统中能效功率分配和波束成型的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)建立mmWave-NOMA系统的系统模型，该系统模型包括一个装配单个射频模块和N根接收天线的基站和两个单发射天线用户，然后对毫米波信道进行建模；

(2)最大化上述系统的能量效率，即两个用户的总瞬时速率与系统总功耗之比，其中系统总功耗由用户发射功率和静态电路功耗两部分组成；考虑两用户信号解码的先后顺序不同，即用户1信号先解码和用户2信号先解码两种情况，分别建立这两种情况下有着接收波束成型矢量的恒模约束，理想波束成型约束，两用户发射功率约束以及最小速率约束条件时的系统能量效率优化模型，其中引入波束成型增益作为新的优化变量得到功率分配子问题；然后在波束成型子问题中求解次优的接收波束成型矢量；

(3)利用凸优化工具来求解功率分配子问题的最优解，并判断最优解码顺序，然后根据上一步得到的结果建立相应的波束成型子问题，通过凸松弛算法来获得次优的波束成型设计方案；

(4)将上一步求得到波束成型矢量代入到(2)中的问题，通过传统的凸优化算法，求得最终的次优的功率分配和波束成型方案。

2.根据权利要求1所述的 一种基于非正交多址接入的毫米波通信系统中能效功率分配和波束成型的方法，所述的功率分配子问题的求解方法、最优解码顺序的确定以及波束成型子问题的求解方法，其特征在于所述步骤(3)包括：

(3a)根据两种解码顺序，在给定两个用户的功率分配的情况下，分别推导最优的波束成型增益，从而将相应的功率分配子问题等效转换成两变量的凸优化问题并求解之；

(3b)可利用凸优化工具求解(3a)中的凸问题，其中可利用坐标下降法两步迭代求解，且每步迭代可以推导出相应的闭式解，从而大大降低了复杂度；

(3c)比较由上一步得到的两种解码顺序下最优解对应的能量效率，选择最大的作为最优解码顺序；

(3d)基于上一步的结果，利用凸松弛算法将非凸的波束成型子问题转换成M个凸优化子问题并求解得到M个最优解，其中M为候选相位的数量；在这些子问题的最优解中选择具有最大的目标函数值的解作为原波束成型子问题的次优解。