[发明专利]一种基于非正交多址接入技术公平分配双层超密异构网络功率的方法

摘要

本发明公开了一种基于非正交多址接入技术公平分配双层超密异构网络功率的方法，其特征是，包括如下步骤：1）构建双层超密异构网络模型；2）发送端对用户采用非正交多址接入技术；3）接收端对用户采用串行干扰消除；4）分析双层超密异构网络的能量效率；5）构建双层超密异构网络的能量效率优化问题；6）解决优化问题完成公平分配。这种公平分配双层超密异构网络功率的方法在保证用户公平性的条件下能有效地利用网络资源、提高网络容量、增大网络覆盖范围，这种方法复杂度低、操作简单、适用范围广。

主权项

一种基于非正交多址接入技术公平分配双层超密异构网络功率的方法，其特征是，包括如下步骤：1)构建双层超密异构网络模型：选择某区域内构建一个两层双层的下行超密异构网络，双层超密异构网络的每层有Mk(k＝1,2)个基站,每个基站的用户数为用i(i∈{1,2,...,Mk})表示第k层的第i个基站，表示第k层的第i个基站的第j个用户，第k层的发射功率为Ptk，总的可用带宽为W；2)发送端对用户采用非正交多址接入技术：当基站接入个用户时，首先对所有用户的信号进行叠加，基站端的叠加信号可以表示为其中，Pk,i,j表示第k层的第i个基站为其第j个用户分配的功率，各用户的功率根据用户与基站之间的信道增益来分配，信道质量好的用户所分配的发射功率弱，信道质量差的用户所分配的发射功率强，xk,i,j表示第j个用户的信号，E[|xk,i,j|2]＝1；3)接收端对用户采用串行干扰消除：接收端根据信道增益对用户进行串行干扰消除，消除顺序为信道增益上升的顺序，在接收端第j个用户所接受到的信号为yk,i,j＝hk,i,jxk,i+nk,i,j+Ik,i,l，其中，为第j个用户与服务基站之间的信道系数，gk,i,j为信道增益，假设信道衰落为瑞利衰落，dk,i,j为第j个用户与服务基站之间的距离，v为路径损耗，nk,i,j为第j个用户与服务基站之间的信道噪声，均值为0，方差为Ik,i,l为第j个用户所受到的区间干扰，将信道系数进行归一化，令为归一化信道系数；4)分析双层超密异构网络的能量效率：假设归一化信道系数根据信道增益对接收端的用户信号进行串行干扰消除顺序，任何用户都可以解码信道增益比该用户小的用户，解码时将信道增益比该用户大的用户看作干扰，解码后将信道增益小的用户从接收信号中消除，基于串行干扰消除过程，可以得到双层超密异构网络中第k层的第i个基站的第j个用户的信干噪比为双层超密异构网络中第k层的第i个基站的第j个用户的数据速率为双层超密异构网络中第k层的第i个基站总的接收速率为双层超密异构网络中第k层基站总的接收速率为双层超密异构网络总的数据速率为双层超密异构网络总的能量消耗为其中Psk是信号处理、启动备用电池过程消耗的功率，与基站的发射功率无关，定义双层超密异构网络的能量效率ηEE为整个双层超密异构网络总的数据速率与整个双层超密异构网络总的能量消耗的比值，则双层超密异构蜂窝网络的能量效率为5)构建双层超密异构网络的能量效率优化问题：双层超密异构网络能量效率与用户数和各用户所分配到的功率有关，通过构造一个优化问题使得在功率分配满足一定约束的条件下双层超密异构网络的能量效率达到最大，优化问题为：maxΣk=12Σi=1MkΣj=1Nk,MkWlog2(1+Pk,i,jHk,i,j1+Hk,i,jΣl=ij-1Pk,i,l)Σk=12Σi=1Mk(Ptk+Nk,MkPs);]]>s.t.Σj=1Nk,MkPk,i,j=Ptk]]>6)解决优化问题完成公平分配：令由递归法可以得到由于因此可以得到各基站为其用户所分配的功率为Pk,i,1=11+τk,i,1+τk,i,1τk,i,2+...+τk,i,1τk,i,2...τk,i,Nk,Mk-1Ptk,]]>Pk,i,j=Πl=1j-1τk,i,l1+τk,i,1+τk,i,1τk,i,2+...+τk,i,1τk,i,2...τk,i,Nk,Mk-1Ptk,j=2,3,...,Nk,Mk.]]>