[发明专利]多载波协作非正交多址接入系统能效最大化方法

权利要求书

1.一种多载波协作非正交多址接入系统能效最大化方法，其特征在于，包括以下步骤：

101、初始化子载波个数和用户个数和位置，生成基站和中继的位置，基站和中继获取用户的信道状态信息，确定每个用户的信道增益，将用户按照信道增益降序进行排序，建立优化问题；

102、根据用户的信道增益，生成每个用户和每个子载波的偏好列表，初始化匹配列表和未匹配列表，匹配列表用于记录每个子载波上的用户匹配情况，未匹配列表用于记录未被匹配到子载波上的用户；

103、执行双边匹配算法；

104、根据上述匹配结果得出整个系统的能效表达式；

105、基于变量替换、连续凸逼近和分式规划方法进行用户功率和中继功率分配，计算出系统能效值。

2.根据权利要求1所述的一种多载波协作非正交多址接入系统能效最大化方法，其特征在于，所述步骤101中初始化用户数为K，子载波数为N，令表示用户集，表示子载波集，信息传输需要经过两个阶段，在第一个时隙，基站发送广播信号：式中是用户k在载波的发射功率，是数据符号，且满足基站和中继之间的信道表示为：h_SRⁿ，中继和用户之间的信道被表示为：g_Rkⁿ，因此在中继处接收到来自基站的信号为：其中是加性高斯白噪声，σ²是噪声的方差；

在第二时隙，中继使用AF协议发送信号到第k个用户，则第k个用户在第n条子载波上接收的信号为：

式中βⁿ表示在子载波n上中继的放大因子，其与的关系如下：

式中是中继在第n条子载波上的发射功率，是用户k上的加性高斯白噪声。

3.根据权利要求2所述的一种多载波协作非正交多址接入系统能效最大化方法，其特征在于，假设在子载波n上K个用户的信道升序排列，第k个用户可以首先解码，把第i个用户的信息当作噪声，解码成功后，从接收信号中删除已解码的第k个用户的信息，然后循环此操作过程，直至成功解码所有的用户信息；

因此，用户k在子载波n上的SINR为：用户k在子载波n上可实现的和速率为：系数1/2是因为基站到用户的信号传递需要两个时隙，系统总和速率为：其中，表示子载波n是否匹配给用户k；

建立优化问题：

s.t.

C1:

C2:

C3:

C4:

C5:

C6:

其中，是基站给第k个用户在子载波n上发送的功率，为基站给子载波n分配的功率，为匹配因子，Rⁿ为子载波n的速率，为第k个用户在第n个子载波上的信噪比；

式中，C1为基站最大传输功率约束，P_smax表示基站的最大传输功率；C2为中继最大发射功率约束，P_rmax表示中继进行放大转发协议时的最大发射功率；C3为匹配约束，表示匹配因子，即1表示用户k占据此子载波n，0表示用户k未占用此子载波n；C4为每个子载波能够匹配的最大用户数为2；C5为每个用户的最小速率需求约束，R_k^min表示用户的最小速率需求；C6为所有功率的非负约束。