[发明专利]基于NOMA与波束成型的超密集网络无线资源分配方法

权利要求书

1.一种基于NOMA与波束成型的超密集网络无线资源分配方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：构建一个下行系统，每个用户与所接入的基站构成一条链路，分为接入链路和回程链路，回程链路利用波束形成技术进行传输，接入链路则在以用户为中心的超密集网络中引入了非正交多址接入传输方式；

步骤二：构建链路传输模型和干扰模型，建立上下行速率和系统容量计算模型；在所述网络的簇之间分配子信道，每个子信道可被多个基站和用户使用，子信道的分配以最大化系统总容量为目标，根据分配的限制条件构建最大化功率效率的数学模型；

步骤三：对所述每个基站所用子信道上的功率进行控制，功率控制以最大化系统功率效率为目标，对最大化功率效率非凸优化问题进行凸优化处理，利用拉格朗日函数法，对凸优化问题求解；

步骤四：设计基于注水算法的启发式算法对优化问题进行求解，得到近似最优的性能；

所述步骤二具体为：

2.1构建接入链路和回程链路传输信号的信噪比，可实现的访问速率、接入链路和回程链路的吞吐量数学模型；

2.2构建系统总吞吐量模型；

2.3构建以最大化用户能量效率为目标的信道分配和功率控制优化模型，提出基站间与用户间的频谱分配和功率控制机制；

2.4在网络的簇之间分配子信道，每个子信道可以被多个基站和用户使用，子信道的分配以最大化系统总容量为目标，分配的限制条件为对基站间的干扰限制、系统的总容量需求以及宏基站和小基站AP中信道分配的正交性，根据限制条件构建最大化功率效率的数学模型。

2.按照权利要求1所述的基于NOMA与波束成型的超密集网络无线资源分配方法，其特征在于：所述2.1具体为

对于接入链路，假设每个用户都被分配到一组小基站，将多个基站AP构成为各个基站组APG合作；用户端接收到信号后，首先解码最强信号，解码后从接收信号中删除该信号，然后解码第二最强信号，以此类推；则用户n从基站组APG在簇f中的信道k上获得的信号可以表示为：

H_f,1,n,k≥H_f,m,n,k≥...≥H_f,M,n,k

由此，可得第n个用户在第m个小基站、第k个信道上接收到的信噪比：

其中，表示从第m个AP到第n个用户在第k个信道上的发射功率，H_f,q,n,k表示第n个用户从小基站q在第k个信道上获取的信道增益，表示宏基站到小基站间的高斯白噪声，则所有用户在第m个AP上可实现的访问速率可表示为：

则访问下行链路吞吐量可表示为：

其中，a_f,m,n,k表示基站和信道的分配变量；当a_f,m,n,k＝1时表示选择APG中的第m个AP在第k个信道上服务于第n个用户，否则a_f,m,n,k＝0；

对于回程链路中，即宏基站到小基站这一链路，将具有不同信道增益的多个接收天线分组为不同簇；表示回程链路中第m个AP在第k个信道从第f个簇所接收到的信噪比，根据波束成型原理，可表示为：

其中，表示簇f在信道k上的对基站m的解码权重因子，e_b表示BF预编码矩阵的第b列，H_f,m,k是簇f信道k上对基站m的无线信道增益列向量，表示对于簇f上的信道k对基站m产生的发射功率；则在第m个AP可实现的回程速率可表示为：

则回程下行链路吞吐量可表示为：

其中b_f,m,k表示信道分配变量，b_f,m,k＝1表示分配信道k给簇f中的第m个AP，b_f,m,k＝0表示不分配。