[发明专利]一种基于四维球码调制的非正交接入功率分配方法

权利要求书

1.一种基于四维球码调制的非正交接入功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、给定远用户和近用户检测错误概率上限和信道估计误差，计算总的发送功率；

步骤2、根据远用户和近用户间的相对功率差以及信道估计误差的标准差，计算功率分配因子；

步骤3、将用户信息采用四维球码作为星座矩阵进行调制，并按照步骤2中所得功率分配因子设定功率进行发送；

步骤4、远用户用估计的信道增益直接对接收的信号进行检测，检测方法是将接收信号与乘上信道增益之后，和分配功率的信号星座矩阵相对比，找出信号星座矩阵中最接近接收信号的一列就是发送信号，从而得到远用户信息；

步骤5、近用户用估计的信道增益先检测远用户的信息，进行干扰抵消后，检测近用户信息；

步骤1所述的给定远用户和近用户检测错误概率上限和信道估计误差，计算总的发送功率，具体如下：

步骤1.1、通过公式推导出远用户和近用户检测错误概率的上限为：

其中x₁和x₂是分别从为近用户和远用户设置的星座点中选择的信号矢量；x'₁和x'₂分别是近用户和远用户检测到的矢量；h₁为近用户的信道增益，h₂为远用户的信道增益，σ_ki是用户i的信道估计误差的标准差，α为功率分配因子，N₀为噪声方差的2倍，E_T为发射功率；β为相对功率增益；|x-x'|_min代表星座点矩阵中任意两列间的最小距离；P(A_i)代表用户i估计的信道增益和实际信道增益同号的概率；P₂(x₂→x'₂)是远用户检测错误的概率；P₁(x₁→x'₁|F^c)是在成功SIC时近用户检测错误的概率；exp( )表示以e为指数；

步骤1.2、给定远用户和近用户检测错误概率上限ε和信道估计误差σ_ki，将给定的远用户检测错误概率上限ε代入步骤1.1得出的远用户检测错误概率上限公式中，求解发射功率E_T，有2种情况：

1)当时，有

和

我们选择2个下界中的最小值去计算，并将N₀带入，即可求解出发射功率E_T；

2)当时，有

和

比较上界和下界：如果上界不小于下界，我们取下界计算，将N₀带入，即求解出发射功率E_T；否则认为此时需要的发射功率E_T是无穷大，因为无法满足给定的误码率性能；同时|x-x'|_min代表星座点矩阵中任意两列间的最小距离，P_w＝ε，上式算出的发射功率E_T是在检测错误概率上限为ε时的最小发射功率；

步骤2所述的根据远用户和近用户间的相对功率差以及信道估计误差的标准差，计算功率分配因子，具体如下：

根据用户间的相对功率差，使步骤1中远用户检测错误概率的上限公式和近用户SIC成功时的检测错误概率的上限公式都小于误码率上限ε，解出步骤1中发射功率E_T的表达式，根据该表达式求出在任意α下所需要的发射功率E_T，然后在α的取值区间内以设定步长逐渐增大α，找到使E_T最小的α就是所需的α。

2.根据权利要求1所述的基于四维球码调制的非正交接入功率分配方法，其特征在于，步骤3所述的将用户信息采用四维球码作为星座矩阵进行调制，并按照步骤2中所得功率分配因子设定功率进行发送，具体如下：

步骤3.1、将用户信号采用16列的四维球码作为信号星座矩阵进行编码；

步骤3.2、按照步骤2中所得功率分配因子设定功率进行发送，发送的信号x为：

其中x₁为近用户的发射信号，x₂为远用户的发射信号。