[发明专利]多域联合的混合非正交多址接入模型框架及资源分配方案

权利要求书

1.一种多域联合的混合非正交多址接入模型框架的资源分配方法，适用于包括1个基站和2J个用户的上行混合NOMA系统，且用户和基站都配置单天线，其特征在于，包括以下两个阶段：

第一阶段利用动态码本分配方法对远、近用户组进行子载波分配，以及远、近用户分组配对；所述第一阶段包括以下步骤：

1)进行子载波的分配：根据子载波增益的总体质量对用户进行排序，然后通过度量标准，依次找到度量最大的用户进行子载波分配，将其码本的非零元素映射到具有最佳信道增益的子载波，并按顺序重复其他用户进行相同的操作；

2)进行用户配对：根据信道增益差异均化方法对远近用户进行配对；

第二阶段使用MPA与SIC联合检测用户信号，求得系统总速率最大化的最优功率分配方案；

31)假设信道状态信息已知的情况下，近用户组信道向量为远用户组信道向量为

32)先使用MPA解码近用户，将远用户信号当作方差为的高斯噪声，得到经过MPA解码后近用户接收信号y_s；

33)再利用近用户的检测信号，通过SIC对远用户信号进行解码，得到经过SIC解码后远用户组的接收信号

34)最后对远用户信号进行MPA检测，得到经过MPA解码后的远用户组的接收信号y_w；

所述第二阶段中求得最优功率分配方案的方法为：

根据对用户信号的解码顺序可知，近用户的检测性能影响到后续远用户解码，因此最优功率分配方案为在保证高信道增益用户之外的其他用户速率达到其所需的最小数据速率的基础上，将剩余功率全部分配给高信道增益用户；

将组内用户信道增益相对大的定义为近用户J_S＝{j:j＝1,...,j_s}，将组内用户信道增益相对小的定义为远用户J_W＝{j:j＝1,...,j_w}，用户共有K个正交子载波可用，每个用户通过d_f个子载波发送信息；

使系统总速率最大化的功率优化问题表示为：

并服从以下约束：

其中，式(5)表示远用户满足最小传输速率要求，式(6)表示每个用户受最大发射速率P_t限制；

采用凸近似方法对功率优化问题进行处理；公式(4)进一步表示为：

其中，分别表示近用户组中第i个用户、远用户组中第j个用户在第k个子载波上的发射功率；

令对Y(P)做一阶泰勒近似处理，P₀为初始功率，

Y(P)＝Y(P₀)+Y′(P₀)(P-P₀) (8)

最终优化目标函数表示为：

凸优化问题借由MATLAB中CVX工具包进行处理，得到最优功率控制变量其中，分别表近远用户最优功率控制变量；分别表示近用户组中第i个用户、远用户组中第j个用户到第k个子载波的信道增益；表示远用户组中第j个用户信道向量；分别表示近用户组中第i个用户、远用户组中第j个用户在第k个子载波的占用情况，为1表示近用户组中第i个用户占用了第k个子载波，反之未占用；p^s、p^w分别表示近用户组、远用户组的发射功率，表示噪声功率。

2.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，所述第一阶段中，不同于传统的SCMA中一个码本仅能使用一次，所述混合NOMA系统中远近用户能够复用同一个码本。

3.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，所述第一阶段中用R^s,R^w分别表示近、远用户组速率：

其中，分别表示近用户组中第i个用户、远用户组中第j个用户到第k个子载波的信道增益；分别表示近用户组中第i个用户、远用户组中第j个用户在第k个子载波的占用情况，为1表示近用户组中第i个用户占用了第k个子载波，反之未占用；p^s、p^w分别表示近用户组、远用户组的发射功率，表示噪声功率。