[发明专利]一种多载波NOMA系统的资源分配方法

权利要求书

1.一种多载波NOMA系统的资源分配方法，其特征在于，包括：

步骤一:建立下行传输链路的多载波NOMA系统模型；

步骤二:获取所述多载波NOMA系统模型的系统参数，构建基于最大化系统和速率的联合资源分配的数学优化问题，包括确定优化变量，目标函数以及约束条件的数学表达式；

步骤三：将目标问题拆分并转化成两个凸子问题，基于双边匹配理论与注水算法，提出多载波NOMA系统中最大化和速率的联合资源分配算法。

2.根据权利要求1所述的一种多载波NOMA系统的资源分配方法，其特征在于，所述步骤一具体包括以下内容：

下行多载波NOMA系统由一个单天线基站和N个随机分布在蜂窝网络中的单天线用户组成；总的系统带宽为B，且其被等分为M个带宽为B_sc＝B/M的正交子载波，即任意两个子载波之间的用户消息传递都不存在干扰，所有子载波的集合可以表示为

在发送端，根据NOMA技术的信号叠加原则，在相同的子载波资源块上，基站可将多个用户的信号进行叠加发送；k_m表示复用在第m个子载波上的用户数，且令UE_l,m表示第m个子载波上复用的第l个用户，且p_l,m和s_l,m分别为UE_l,m所分配到的发射功率和待发送信号；则基站通过子载波m传输的叠加信号可以表示为：

同样的，在接收端，UE_l,m处的接收信号为：

其中，h_l,m＝g_l,m·PL^-1(d)表示基站到UE_l,m的信道系数,g_l,m为经历的瑞利衰落,PL(d)是由UE_l,m与基站的距离d产生的路径损耗；z_m为子载波上的加性高斯白噪声，且σ²＝N₀B_sc，N₀为噪声功率谱密度；此处将用户的信道系数进行噪声归一化处理，即H_l,m＝|h_l,m|²/σ²,可称其为等效信道增益；

在接收端，复用在子载波m上的k_m个用户通过串行干扰消除(SIC)技术进行信号的检测和分离，以消除用户间的信号干扰，即信道质量好的用户通过执行SIC以消除信道质量比他差的用户带来的干扰，而信道质量差的用户则直接把强于他的用户的信号视作干扰，直接解调出自身信号；

因此，在接收端执行SIC后，UE_l,m的信干噪比(SINR)可以表示为：

根据香农公式，UE_l,m的可达速率可计算为：

则子载波m的可达和速率为：

3.根据权利要求1所述的一种多载波NOMA系统的资源分配方法，其特征在于所述步骤二具体包括以下内容：

所述数学优化问题的目标函数为系统中所有用户可达到的和速率，表示为：

所述问题的主要优化目标包括：

①用户与子载波的匹配情况；

②用户的功率分配情况；

所述数学问题的约束条件包括:

①系统的总发射功率约束：

②每个用户的最低发射功率限制：

③每个用户的最低服务质量要求：

基于最大化系统和速率的联合资源分配的数学优化问题能够描述为：