[发明专利]多载波非正交多址接入系统基于能效的资源分配方法

说明书

本发明请求保护一种多载波非正交多址接入系统基于能效的资源分配方法，属于网络资源分配领域，通过联合优化系统用户调度和功率分配，提出了一种用于用户调度和功率分配的迭代算法，以最大化系统能量效率。基于穷举搜索的最优用户调度用作系统性能基准，但它具有高计算复杂度。为了平衡系统性能和计算复杂性，提出了一种新的次优用户调度方案，用于在不同的子信道上调度用户。基于用户调度方案，通过内点法导出用户最优功率分配。通过将分数形式问题转化为等效的减法形式优化问题，提出了一种迭代功率分配算法，以最大化系统能量效率。仿真结果表明，所提出的用户调度算法能够获得最优的性能。

技术领域

本发明属于针对多载波非正交多址接入系统的能量效率问题，提出最大化能量效率的资源分配方法。

背景技术

非正交多址(NOMA)利用接收机处的连续干扰消除技术来提高频谱效率。通过使用该技术，可以在同一子信道上复用多个用户以实现高和率。在本文中，我们通过考虑完美的信道状态信息来研究下行链路NOMA单小区网络的能效改进。节能资源调度问题被制定为非凸优化问题，具有中断概率限制，系统的最大功率，最小用户数据速率以及共享相同子信道的复用用户的最大数量的约束。与以前的工作不同，复用用户的最大数量可以大于2的资源分配。为了有效地解决这个问题，提出了一种用于用户调度和功率分配的迭代算法，以最大化系统能量效率。基于穷举搜索的最优用户调度用作系统性能基准，但它具有高计算复杂度。为了平衡系统性能和计算复杂性，提出了一种新的次优用户调度方案，用于在不同的子信道上调度用户。基于用户调度方案，通过内点法求出用户最优功率分配。通过将分数形式问题转化为等效的减法形式优化问题，提出了一种迭代功率分配算法，以最大化系统能量效率。仿真结果表明，所提出的用户调度算法能够获得最优的性能。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种最大化系统能量效率的多载波非正交多址接入系统基于能效的资源分配方法。本发明的技术方案如下：

一种多载波非正交多址接入系统基于能效的资源分配方法，其包括以下步骤：

步骤1、在满足用户服务质量和系统总发射功率的约束条件下，通过相互迭代地更新用户调度和功率分配来联合优化资源分配，建立系统能量效率最优化问题P1模型；

步骤2、由于P1模型一个非凸的混合规划问题，通过将优化问题解耦成用户调度和功率分配两个子问题。首先基于用户等功率分配，采用多对多双边博弈匹配先解决用户与子载波的匹配问题；

步骤3、基于得到的用户-子载波匹配，通过引入分式规划处理问题P1，得到问题P2；

步骤4、对问题P2应用内点法转化为无约束问题P3，求解用户功率分配；

步骤5、联合用户调度和功率分配迭代优化求解。

进一步的，所述步骤1能量效率最优化问题P1模型具体为：

受限制于：

在问题P1中，各参数定义如下：

为二进制变量用来表示子载波上用户的调度情况，B：表示系统带宽，N_F：表示系统中子载波数目，表示子载波i上用户m的信号发射功率，表示用户发射功率，k：表示系统中第k个用户，N_F：表示子载波数目， U：表示系统用户集合，表示子载波i上用户m的噪声归一化信道响应，p_c：表示系统的消耗功率，P_t：表示系统允许的最大传输功率，R_m：表示为系统中用户m的可达速率，蜂窝覆盖范围内用户要求的最低数据速率，G：子载波上最大的复用用户数量。