[发明专利]NOMA小小区最大速率最小功率的联合优化方法

说明书

本发明公开了NOMA小小区最大速率最小功率的联合优化方法，适用于包括1个宏基站和K个小小区基站，每个小小区基站分别服务I个NOMA用户的系统，且基站和用户都配置单天线。基站根据信道条件以及每个用户的最低服务质量和最大传输功率门限需求计算用户所能达到的最大和速率和最小总功率，建立满足用户的大于最低速率和低于最大功率需求且最大和速率与最小总功率的联合优化问题，求解在小小区之间限制干扰的情况下的优化，将原始优化问题中的多目标优化转换为单目标优化函数，再对该单目标函数进行二次序列规划，求解出来的向量便是优化后的结果。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及NOMA小小区最大速率最小功率的联合优化方法。

背景技术

近年来，非正交多址接入(NOMA)因其高频谱效率、低传输延迟的特点被认为是一种很有前途的5G技术，因此在第五代(5G)和移动通信网络中一起了学术界和业界的广泛关注。与传统的正交多址接入技术相比，NOMA的显著特征是允许多个用户通过叠加编码在相同的频谱和时间资源上传输不同的叠加信号，而在接收端则利用SIC对信号进行提取。此外，NOMA可以通过将更多的发送功率分配给远端的用户，而将更少的功率分配给近端的用户，以此来确保用户的公平性。

然而，到目前为止，大多数研究都是通过提高NOMA系统的频谱频率或能量效率来解决单目标优化问题。例如，在NOMA系统中以最小用户速率的前提下来提高总容量，或者通过解决非凸问题来实现有效的用户关联、子载波分配以及功率控制，从而使得系统的总速率最大。但是当最大化单一目标功能不足以满足要求的话，可能还需要存在动态通信场景。这就要求对多目标优化问题同时进行多个目标的优化。例如，联合优化多用户NOMA网络的传输功率使得频谱效率和能量效率同时最大化，而往往都仅限于单小区的情况。

发明内容

本发明提出了基于NOMA的小小区系统中联合最大和速率与最小总功率的优化方案，适用于包括一个宏基站、K个小小区基站，每个小区有I个用户的系统，基站和用户都配置单天线。

本发明是根据用户最小服务质量以及最大传输功率限制和确保接受端的SIC解码的条件下求解最大和速率与最小总功率，建立满足小于最大传输功率和大于最小传输速率求解最大和速率与最小总功率的优化问题，求解该优化问题，将多目标函数转化为单一目标函数，利用修正向量多次迭代直至收敛得到最优解。

基于NOMA的小小区系统中最大和速率与最小总功率的优化方法，适用于包括一个宏基站、K个小小区基站以及K×I个用户的系统，且基站和用户都配置单天线，包括如下步骤：

A，用u_k，i表示第k个小小区中的第i个用户，每个用户只属于所在小小区，u_k，i到所在小小区基站的信道为h_k，i， |h_k，1|≤|h_k，2|≤…≤|h_k，i|≤…≤|h_k，I|，p_k，i是第k个小小区基站对它所服务的第i个用户的发射功率，p_k，1＞p_k，2＞…＞p_k，i＞…＞p_k，I，R_k，i是传输速率。每个用户只能接受一个小小区基站的服务，用表示该用户与基站否有服务关系；

B，基站构建最大和速率与最小总功率的联合优化问题，

基站将优化问题转化为

其中ξ表示加权系数，0≤ξ≤1。