[发明专利]在Cell-free Massive MIMO下的正交多址与非正交多址的结合方法

说明书

本发明提出在Cell‑freeMassiveMIMO下的正交多址与非正交多址的结合方法，将所有用户分成L簇，每簇内用户数为1或2，每簇内的用户使用相同的导频，不同簇用户使用相互正交的导频，则正交导频的个数为L；将AP随机分为两部分，一部分为OMA用户提供服务，另一部分为NOMA用户提供服务；下行链路的数据传输依赖于共轭波束赋形，得到单用户下行数据传输的频谱效率；使用的功率分配算法来最大化最小SINR的功率控制算法P1，将功率控制转化为凸优化问题P2；对凸优化问题P2使用二分查找方法来找到下行最大最小化SINR的解，根据具体的用户数量和信道相关时间情况，将正交多址接入与非正交多址接入相结合，在不同的用户数量和相关时间条件下都能得到最佳的频谱效率。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体地，涉及在Cell-free Massive MIMO下的正交多址 与非正交多址的结合方法。

背景技术

(1)非正交多址,非正交多址作为无线通信中最重要的核心技术之一，多址接入技术一直是5G研究的一个重点。在4G系统中采用的多址接入技术为正交频分多址技术(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)，它通过划分子载波的方 式使时频资源的分配和利用更加合理和高效，从而提高通信效率，获得更高的通信质量。 然而，随着用户数的不断增长，用户间的非正交共享资源接入已成为必然。

功率域非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)对多个用户信号在功 率域进行简单的线性叠加，基站中每个时频单元都承载了多个用户信号，通过用户的下行 信号的发射功率来区分用户。信道好的用户分配的下行发射功率弱，信道差的用户分配的 下行发射功率强。在终端侧根据串行干扰消除(Successive InterferenceCancellation, SIC)接收原理，按照先强后弱的顺序，逐次检测出所有用户信号。与传统的正交多址技 术(Orthogonal Multiple Access,OMA)相比，功率域NOMA在频谱效率和吞吐量上均 有显著的提高。

(2)Cell-free Massive MIMO，随着通信需求的不断增长和通信技术的不断进步，massive MIMO技术被认为是5G时代的关键技术之一。然而使用该技术时，在小区边缘上 的用户吞吐量低、可靠性差、通信时延大，这成为了massive MIMO技术应用于的一个限 制。因此，一种分布式、网络式的massive MIMO技术，Cell-Free massive MIMO技术被 提出并且受到越来越广泛的关注。在Cell-Free massive MIMO系统中，多个用户通过空 间复用的方式占用同一时频资源，这解决了上述问题，使得系统的性能大大提高。在 Cell-Free mMIMO中，CPU与大量分散的AP通过高速无错的链路相连，各个AP之间相互 协作，为所有用户提供服务。这样，每个AP只需要完成简单的信号处理，而那些复杂的 运算则由CPU来完成，因此AP的价格和功耗都会相对较低。在CF-mMIMO中，上行链路和 下行链路以TDD模式工作，并且相干间隔通常分为三个阶段：上行链路训练，下行链路有 效载荷数据传输和上行链路有效载荷数据传输。上行链路训练完成信道的估计，对于TDD， 在上行链路和下行链路中的信道增益是相同的，在下行链路有效载荷数据传输和上行链路 有效载荷数据传输的过程中会应用训练过程中得到的信道估计信息进行数据信号的处理。

(3)Cell-free Massive MIMO的非正交多址接入。

发明内容

本发明提出了Cell-free Massive MIMO下的正交多址与非正交多址的结合方法，将 正交多址接入与非正交多址接入相结合，可以发挥二者的优势，在不同的用户数量和相关 时间条件下都能得到最佳的频谱效率。

本发明是通过以下方案实现的：

在Cell-free Massive MIMO下的正交多址与非正交多址的结合方法，