[发明专利]基于密度聚类的非正交多址接入用户聚类方法

说明书

本发明公开了一种基于密度聚类的非正交多址接入用户聚类方法，该方法基于密度的带有噪声的空间聚类方法处理NOMA场景中的用户聚类问题，包括对用户进行DNSCAN聚类，在聚类完成后对每个聚类中的核心点数据取算术平均作为该聚类的质心数据，并将当前仍存在的不属于任何聚类的噪声点和不确定归属的边缘点划分至距其欧式距离最近的核心点所在的聚类。借助波束的方向性和后续的波束赋形设计，可以有效减少聚类间用户带来的干扰，从而有效提高系统的整体信息传输速率。本发明所述的方法基于DBSCAN的聚类方法无需提前指定聚类数目，聚类数目可以通过密度聚类过程自动确定，在具有复杂用户分布的实际场景中具有很重要的意义。

技术领域

本发明属于无线通信中的非正交多址接入技术，具体涉及一种基于密度聚类的非正交多址接入用户聚类方法。

背景技术

受限于信号处理技术和系统复杂度的约束，在第一代至第四代无线通信系统中均采用正交多址接入(Orthogonal Multiple Access，OMA)方案。而为了满足新一代移动通信系统对传输速率及传输可靠性的需求，非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess，NOMA)方案被认为是OMA的更优替代者。在OMA中，不同用户的信号在信道资源上是彼此正交的，即每个用户占据各自的信道资源；而在NOMA中，允许多个用户复用信道资源进行通信，在接收端采用串行干扰消除(Successive InterferenceCancellation，SIC)技术得到所需要的信号。由于用户间信道资源的复用，不可避免地会出现用户间彼此的干扰，因此必须借助各种能够有效减少甚至消除干扰的方法来提升NOMA系统的性能。在多天线NOMA下行通信场景中，通过对用户聚类可以有效地减少聚类间的干扰，提升系统的整体信息传输速率。选择合适的聚类方法对于系统整体性能的提升有着重要的意义，考虑到现有的非基于密度的聚类方法存在对初始值敏感、无法识别非凸形状聚类等缺点，本发明采用基于密度聚类的NOMA场景用户聚类方法，该方法能够得到比其它聚类方案更合理的聚类效果，并能够适用于更复杂的场景。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术对初始值敏感、无法识别非凸形状聚类问题，本发明提供一种基于密度聚类的非正交多址接入用户聚类方法。

一种基于密度聚类的非正交多址接入用户聚类方法，所述方法基于密度的带有噪声的空间聚类方法，包括如下步骤：

(1)初始化处理，设定超参数ε和ω划分聚类，并计算数据集X中数据点密度ρ(x_i)；

(2)执行DNSCAN方法进行聚类，标记噪声点或对核心点进行二次划分处理；

(3)完成聚类划分，对每个聚类中的核心点数据取算术平均作为该聚类的质心数据，并将当前仍存在的不属于任何聚类的噪声点和不确定归属的边缘点划分至距其欧式距离最近的核心点所在的聚类。

进一步的，步骤(2)具体如下：

(21)从未遍历状态的数据点中任取一个x_i，将其标记为“已遍历”；

(22)若ρ(x_i)＜ω，则暂时将对应节点记作噪声点；

(23)若ρ(x_i)≥ω，则将该节点标记为核心点并将其划分至一个新聚类，同时依次判断其ε邻域范围内的所有节点，任取一个x_j，将其标记为“已遍历”：

(24)完成当前聚类和数据点的遍历，跳转至步骤(1)开始下一个聚类，直至所有数据点均为“已遍历”状态，结束聚类。

更进一步的，步骤(23)具体步骤如下：

(231)若该节点没有被处理过或为噪声点，则将其划分至步骤(23)中核心点所在聚类，并暂时记作边缘点；