[发明专利]一种NOMA系统中的功率分配方法及装置

说明书

本发明涉及一种NOMA系统上行功率分配方法，本发明首先建立了基于NOMA的系统功率优化模型，然后利用凸优化方法，对所建的系统功率优化模型进行松弛变换求解，由于所求的解是松弛后的结果，可能存在不满足功率优化模型的多个限制条件的情况，进一步地，对不满足原模型的解，综合考虑用户速率需求、单个子载波叠加数目、SIC接收机解调等条件对功率分配方法进行调整，解决了当前NOMA系统上行链路的功率分配问题。

技术领域

本发明涉及无线网络资源分配技术领域，具体涉及非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)中的上行功率分配方法及装置。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展，全球物联网(Internet of Things,IoT)市场正处于爆炸性增长的阶段。IoT场景中海量上行通信的核心是提供大规模连接，且大部分IoT设备具有以上行传输为主、低吞吐量、延迟不敏感、低功耗等特点。现有的正交多址接入(orthogonal multiple access，OMA)技术因为频谱资源稀缺难以支撑如此庞大的用户接入。作为第五代移动通信(5th generation mobile networks，5G)关键技术的功率域NOMA，不但能提升频谱效率，而且具有发送端实施简单、同时同频支撑多用户接入等特点。NOMA系统中，发送端使用功率分配技术为同一子载波的用户分配不同功率，简单快捷地实现了频谱资源复用；接收端则采用串行干扰消除(Serial Interference Cancellation，SIC)去除信号间干扰，良好地恢复信号。虽然接收机复杂度的增加，限制了NOMA在下行场景中的应用，但网络端强大的处理能力则在上行场景给了NOMA充分发挥的空间，也正好与IoT场景海量接入、上行传输为主的需求相匹配。

目前已有学者研究了下行NOMA的功耗问题，建立了以最小化功率为目标的模型，并针对模型的NP难解性，设计一种次优算法获取模型的解。但由于上行NOMA与下行NOMA系统存在差异，SIC在上、下行用户解码的基本要求不同，下行算法不能直接应用于上行链路。而基于穷举法的单调优化算法作为最优方法，其复杂度过高，不适用于单个子载波叠加两个用户以上的情况。

发明内容

鉴于现有的IoT场景中上行NOMA功率分配的研究存在的问题，本发明综合考虑了用户速率需求、单个子载波叠加数目、SIC接收机解调等条件对功率分配方法的影响，提出一种IoT系统中以最小化发送功率为目标的上行NOMA功率分配方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种NOMA系统中的功率分配方法，所述NOMA系统中有N个子载波和K个移动设备，所述K个移动设备中的每一个在N个子载波的全部或部分子载波上进行发送，其特征在于：

S1、建立系统功率优化目标函数，所述系统功率优化目标函数受限于多个约束条件；

S2、基于所述目标函数及其所述多个约束条件中的部分约束条件进行凸松弛处理，获得凸松弛后的函数解；

S3、判断所述凸松弛后的函数解是否同时满足所述多个约束条件中的部分约束条件以外的其他约束条件，若同时满足所述其他约束条件，则所述函数解为原目标函数最优解，若不同时满足所述其他约束条件，则调整子载波中的一个或多个参数，使所述凸松弛后的函数解满足所述其他约束条件。

优选地，所述优化目标函数为：

其中，表示移动设备集合中的第k个移动设备，表示子载波集合中的第n个子载波，p_k,n表示第n个子载波上第k个移动设备的发送功率；并且，多个约束条件中的第一约束条件为，