[发明专利]一种联合用户分组和功率分配的优化方法及其优化装置

权利要求书

1.一种统计信道下行NOMA中联合用户分组和功率分配的优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)建立传输系统模型；所述传输系统模型设置多组用户节点以及为各组用户节点配备相同功率的至少一个基站；

其中，所述传输系统模型设置信道模型，且所述信道模型的建模公式为：

其中，g_n表示小尺度衰落系数，满足g_n～CN(0,1)；d_n表示用户节点n与所述基站间的距离，α表示平均路径损耗因子；h_n表示信道系数，且概率密度函数的表达式为：

式中，Ω_n表示用户节点n与所述基站之间的大尺度衰落系数，并为与用户节点n的信道相关的统计CSI，满足：Ω_n＝E(|h_n|²)；

(2)分配每组用户节点的功率以最大化组内吞吐量；其中，功率分配方法包括以下步骤：

(2.1)初始化用户节点数量S和最大代数G_max，随机生成S个用户节点作为初始种群Q(0)；

(2.2)选择适应度函数，根据所述适应度函数计算每个用户节点的适应度值；

(2.3)对种群Q(G)中的用户节点经过选择、交叉、变异运算后得到下一代群体Q(G+1)；

(2.4)比较用户节点数量S的代数G与最大代数G_max；

若G≤G_max，转到步骤(2.2)；

若G＞G_max，则以进化过程中所得到的具有最大适应度的个体作为最优解输出，终止运算；以及

(2.5)将所述最优解作为用户组吞吐量最大化的功率分配因子进行功率分配；以及

(3)根据最大组内吞吐量，进行用户分组以最大化系统总吞吐量；其中，用户分组的方法包括以下步骤：

(3.1)建立用户分组模型；

(3.2)检测各个用户与所述基站的统计CSI，并对所述统计CSI进行排序；

(3.3)以用户节点W的位置为界限，通过所述统计CSI的排序关系对所有用户节点进行划分，以划分出两个用户集合；其中，N为总用户节点数目，W＝f_floor(N/2)，f_floor(·)表示向左取整；

(3.4)确定总用户数N的奇偶性；

若总用户数N为偶数时，判定两个用户集合的数目相同；若总用户数N为奇数，将后一个用户集合中的第一个用户单独作为一组用户集合；以及

(3.5)搜寻增广路径并交换查找到的增广路径中的匹配边和非匹配边，直至在一个预设时间内未查找到增广路径。

2.如权利要求1所述的统计信道下行NOMA中联合用户分组和功率分配的优化方法，其特征在于，在所述传输系统模型中，第l组第k个用户节点接收到的信号的表达式为：

其中，P表示所述基站分配给每组用户节点的发射功率，k∈(1,2,···,K)；h_l,k表示第l组第k个用户节点相关的瞬时信道系数，x_l,k表示所述基站发送给第l组第k个用户节点的消息，a_l,k表示在第l组中分配给第k个用户节点的组内功率分配因子；z_l,k表示独立同分布的加性高斯白噪声，且满足z_l,k～CN(0,σ²)；第l组K个用户节点的统计CSI满足Ω_l,1＜Ω_l,2＜···＜Ω_l,K，a_l,1＞a_l,2＞···＞a_l,K。