[发明专利]用户分簇方法、系统、存储介质、计算机设备及应用

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种用户分簇方法、系统、存储介质、计算机设备及应用，根据系统内所有用户的信道增益和用户之间的信道相似度进行初始的用户分簇；根据初始的用户分簇结果对高斯混合模型的初始模型参数进行计算；计算每个样本由各混合成分生成的后验概率并迭代更新高斯混合模型的参数；判断迭代次数是否达到设置的终止条件，若达到，则按照簇标记进行用户分簇，否则，返回计算每个样本由各混合成分生成的后验概率并迭代更新高斯混合模型的参数。本发明优化了高斯混合模型的初始模型参数，相比传统用户分簇方法提升了系统吞吐量，可用于多天线非正交多址接入系统。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种用户分簇方法、系统、存储介质、计算机设备及应用。

背景技术

目前：用户分簇方法是多天线非正交多址接入系统中，对系统的吞吐量影响较大的一项关键技术。遍历搜索分簇方法是一种追求系统性能最大化的方法。BENJEBBOVU A等人在“Concept and Practical Considerations of Non-Orthogonal Multiple Access(NOMA)for Future Radio Access”(International Symposium on Intelligent SignalProcessing and Communications Systems.IEEE，2014：770-774)中提出遍历搜索分簇方法将对所有可能的用户分簇组合进行遍历，因此总可以获得目标函数的最优解或者局部最优解。然而遍历搜索分簇方法的遍历过程复杂度非常高，不适用于实际系统。

随机用户分簇方法是一种追求简便的用户分簇方法。Al-Obiedollah H等人在“Energy Efficient Beamforming Design for MISO Non-Orthogonal Multiple AccessSystems”(IEEE Transactions on Communications,2019，67(6):4117-4131)中提到随机用户分簇方法，根据各用户所需带宽以及它们的目标信息速率，将它们分配在合适的子频带上，在用户部署过程中，仅考虑用户自身所需资源量。

预分组分簇方法按照用户的长期信干噪比将用户进行分簇，然后从用户簇中分别随机选取若干个用户为同簇用户。Ding Z等人在“Impact of User Pairing on 5G Non-orthogonal Multiple-Access Downlink Transmissions”(IEEE Transactions onVehicular Technology,2016,65(8):6010-6023)中提到预分组分簇方法实施过程中可能存在强弱用户集合分布不均或者间隔值处用户较为集中等问题，进而导致用户簇中所选择用户无法达到一定的信道质量间隔，影响系统获得更高的系统吞吐量。

固定分组算法先根据用户的信道增益高低对用户进行分组，再将信道增益相差大的用户进行配对。Sun Q等人在“On the Ergodic Capacity of MIMO NOMA Systems”(IEEEWireless Communications Letters,2015,4(4):405-408)中采用固定分组算法，首先将用户的信道增益进行排序，并分为两类。以两用户的复用用户数为例，信道增益较高的用户划分至A用户集，信道增益较低的用户划分至B用户集，然后将信道增益相差最大的两个用户进行配对，信道增益次高用户和信道增益次低的用户进行配对，以此类推。这样用户之间分配相差较大的功率以便于接收端的正确解调。另外，分组中信道增益较高的用户也可以借助信道增益较差但分得较大功率的用户来获取较多的吞吐量，从而提升系统总的吞吐量性能。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前的随机用户分簇方法整个实现过程中并未考虑用户间的干扰问题，系统性能较差；