[发明专利]非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法

说明书

本发明公开了一种非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法。包括如下步骤：获取系统中所有用户的信道状态信息和子载波，根据所有用户的信道状态信息和子载波对所有用户按照子载波进行分组；获取系统的信道增益误差，根据用户的信道状态信息和信道增益误差计算每个强用户的初始功率分配因子，采用差分凸优化方法获得每个用户的功率分配因子；获取每个子载波的注水功率，获得每个用户的当前分配功率，并对每个用户的当前分配功率进行更新，获得每个用户的实际分配功率。本发明与现行的非正交多址性能优化方案相比考虑了非理想CSI的影响，采用中断概率的方式衡量弱用户QoS需求，同时在保证系统总吞吐量的前提下，使得用户公平性有较大提升。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法。

背景技术

非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)技术被认为是5G和后5G时代十分具有应用前景的多址接入方式。其中，功率域NOMA技术由于较低的实现复杂度和高兼容性特点，受到了广泛的关注。功率域NOMA的基本思想是在发送端利用叠加编码给不同用户信号分配不同大小的功率，同时在接收端采用串行干扰消除(SuccessiveInterference Cancellation，SIC)技术消除用户间干扰并检测出多用户信息。

在下行NOMA系统中如何进行用户分组复用，以及用户之间的功率分配成为了性能优化的首要问题。研究表明，信道状态信息(Channel State Information,CSI)，对于NOMA方案的优化以及设计有着重大的意义。现有的NOMA方案大多基于理想CSI的假设，然而在现实中，一味地提高CSI的估计精度而发送的长导频信号会带来巨大的系统开销，尤其是在用户数量较大的无线网络中，极大的降低了频谱效率以及能量效率，严重影响NOMA系统的性能。在导频传输资源的限制下，系统很难得到理想的CSI。随着5G时代的发展，高移动性以及大规模接入的情境下，对移动服务的需求越来越高，理想的CSI越来越难以实现。而非理想CSI不可避免地对NOMA系统性能产生负面影响。在这样的现状下，研究非理想CSI下的NOMA性能优化问题有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于一种非理想信道状态信息下的非正交多址系统性能优化方法，用以解决现有技术中的非理想信道状态信息导致用户公平性下降等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

1、非理想信道状态信息下NOMA下行系统的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取系统中所有用户的信道状态信息和所有子载波，根据所有用户的信道状态信息和子载波对所有用户按照子载波进行分组，获得每个子载波与用户的对应关系，以及每个子载波上的强用户和弱用户；

步骤2：获取系统的信道增益误差，根据用户的信道状态信息和信道增益误差计算每个强用户的初始功率分配因子，采用差分凸优化方法对每个强用户的初始功率分配因子进行迭代，迭代结束后，获得每个强用户的功率分配因子和每个弱用户的功率分配因子；

步骤3：获取每个子载波的注水功率，根据每个子载波的注水功率、每个强用户的功率分配因子和每个弱用户的功率分配因子获得每个用户的当前分配功率，并对每个用户的当前分配功率进行更新，获得每个用户的实际分配功率；

步骤3.1：将每个子载波上的最大的用户的信道增益作为该子载波的增益，根据每个子载波的增益对子载波进行注水，得到每个子载波的注水功率，根据注水功率对子载波进行降序排列；

步骤3.2：根据每个子载波的注水功率和每个子载波上每个用户的功率分配因子，获得每个用户的当前分配功率；