[发明专利]一种基于NOMA的上行车载通信资源分配方法及系统

权利要求书

1.一种基于NOMA的上行车载通信资源分配方法，其特征在于，包括：

步骤S1、建立满足CUE和DUE的最大传输功率，及DUE的服务质量的约束下，最大化CUE容量的优化函数；

步骤S2、将所述优化函数分解为两个子问题：资源块分配的优化问题及功率分配的优化问题；

步骤S3、针对资源块分配的优化问题，建立一个优化框架，在初始阶段和重新分配阶段中分别进行求解；

步骤S4、针对功率分配优化问题，利用凸函数差分优化方法，来得到最优的功率分配方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

假设系统模型为基于D2D的车载通信网络，它由一个基站BS和F个正交资源块RBs、M个需要高容量的CUE和K对需要高可靠性的DUE组成；

假设多个不同的CUE可以通过NOMA通信来重复使用同一个RB来提高频谱效率，并且存在k_f对CUE重复使用第f个RB，0≤f≤F，k_f≥1；

假设所有用户的全局信道状态信息CSI被BS完全知道，在不失一般性的前提下，将第f个RB上的CUE与BS之间的信道增益排序为，其中，B代表基站；

为避免DUE对CUE造成强烈干扰，假设每个信道只被一对DUE所复用，即K＝F。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

在上行NOMA系统中，在第f个RB上第m个CUE的的信干噪比可以表示为：

其中，代表其他CUE对第m个CUE的干扰；表示DUE引起的干扰，是在第f个RB上第k对DUE与BS之间链路的信道增益，和分别是第m个CUE和第k对DUE的传输功率，表示从第m个CUE到BS在f个RB上的通道增益，σ²表示噪声功率；1≤m≤M，1≤k≤K；

在第f个RB上的第k对DUE的信干噪比可以写成：

其中，是在第f个RB上第k对DUE发射端和第k对DUE接收端之间的信道增益；是在第f个RB上第i个CUE和第k对DUE之间的的信道增益；是在第f个RB上从第j对DUE发射端到到第k对DUE接收端的信道增益；表示其他CUE的干扰；表示其他DUE的干扰；

为了解决资源块分配的优化问题，定义一个二元矩阵[X]_z,f＝x_z,f,z≤(M+K)，其中当第f个RB被分配给第z个用户时，x_z,f＝1，否则，x_z,f＝0；

为了使第M个用户的总容量最大，同时仍保证每对DUE的最小QoS要求，构建优化函数为：

其中，表示第m个CUE信干噪比；P代表DUE和CUE之间的功率分配方案；(3a)中表示第k对DUE用户的信干噪比，γ₀是DUE的最小信干噪比；(3b)中的和(3c)中的分别是CUE的发射功率和DUE的发射功率；(3b)中的和(3c)中的分别是CUE的最大传输功率和DUE的最大传输功率；约束(3d)表示每个用户只被分配一个RB。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

针对资源块分配的优化问题，在初始阶段，使用基于优先级的顺序算法将每个CUE和DUE分配给所有潜在的RBs；

在重新分配阶段，使用随机方法重新分配现有RB分配结果。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

在资源块分配的初始阶段，首先假设每对DUE占一个RB，然后将把CUE分配给所有潜在的RBs，将优先级度量定义为：

其中，表示第f个簇的和干扰，假设将第m个CUE提示添加到第f个信道；如果较高，则该CUE的优先级更高。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

在资源块的重新分配阶段，每个CUE和DUE都被允许加入一个次优的聚类，该聚类是基于与其达到的和容量相关的适当概率。