CN107690180B - 功率分配方法以及使用所述方法的基站 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种功率分配方法以及使用所述方法的基站，适用于非正交多重接入(non‑orthogonal multiple access，NOMA)***中传送讯息给至少两个用户设备的基站。本公开的方法包括下列步骤：配置第一用户设备的第一传输功率小于第二用户设备的第二传输功率，其中第一用户设备的通道增益大于第二用户设备；依据第一传输功率计算第一用户设备的第一***容量，且依据第二传输功率计算第二用户设备的第二***容量；将第一***容量与第二***容量相加以取得总***容量；以及在最大化总***容量的情况下计算第一传输功率与第二传输功率。

Description

功率分配方法以及使用所述方法的基站

技术领域

本公开涉及一种功率分配方法，且特别涉及一种在非正交多重接入(non-orthogonal multiple access，NOMA)下行传输***中的功率分配方法及使用所述方法的基站。

背景技术

随着科技的发展，由于NOMA***在容量方面的显著改善，其已成为下一代通信***发展的前景技术。

在NOMA***当中，用户多工可以在功率域中进行。具体而言，不同用户的数据信号可在传送端通过适当的功率分配被迭加(例如，使用迭加编码技术)，并且可在接收端使用连续性干扰消除(successive interference cancellation，SIC)技术将综合的多重用户信号分离开来。因此，不同用户在NOMA***当中可以通过相同的通道资源(例如，时间及频率)传送(或接收)数据。

然而，目前尚无理想的评估准则可用来发展NOMA***适用的功率分配算法。

虽然在具有两个用户的多输入多输出-非正交多重接入(multiple-inputmultiple-output non-orthogonal multiple access，MIMO-NOMA)***中，已有提出考虑弱用户的最低传输率需求(minimum rate requirement)来最大化总容量的功率配置算法，但其中一个具有最佳效能的方法是使用高计算复杂度的二分(bisection)搜寻方法(即，迭代算法)，而另一个为基于取得弱用户容量的下界(lower bound)来减少复杂度的次佳方法，但仍具有一些性能的损失。

因此，提供NOMA***有效率且高效能的功率分配算法仍为本领域技术人员所关心的议题之一。

发明内容

本公开提供一种功率分配方法及使用所述方法的基站，适用于NOMA***中传送讯息给至少两个用户设备的基站。所述至少两个用户设备包括第一用户设备与第二用户设备。此方法包括下列步骤：配置第一用户设备的第一传输功率小于第二用户设备的第二传输功率，其中第一用户设备的通道增益大于第二用户设备；依据第一传输功率计算第一用户设备的第一***容量，且依据第二传输功率计算第二用户设备的第二***容量；将第一***容量与第二***容量相加以取得总***容量；在最大化总***容量的情况下计算第一传输功率与第二传输功率，其中采用卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker，KKT)条件取得最大化总***容量的第一传输功率与第二传输功率。

在本公开的一实施例中，上述采用KKT条件取得最大化总***容量的第一传输功率与第二传输功率的步骤包括：设置第一***容量为第一最低传输率需求，其中第一最低传输率需求为第一***容量须达到的最小值；采用KKT条件计算最大化总***容量的第一功率分配因子；以及依据第一功率分配因子计算第一传输功率与第二传输功率。

在本公开的一实施例中，上述的KKT条件包括第一参数及第二参数，其中采用KKT条件计算最大化总***容量的第一功率分配因子的步骤还包括：设置第一参数大于零，且设置第二参数等于零；以及依据KKT条件计算最大化总***容量的第一功率分配因子。

在本公开的一实施例中，上述步骤还包括：依据第一传输功率与第二传输功率取得第一***容量与第二***容量；以及将第一***容量与第二***容量相加以取得总***容量。

在本公开的一实施例中，上述采用KKT条件取得最大化总***容量的第一传输功率与第二传输功率的步骤包括：设置第二***容量为第二最低传输率需求，其中第二最低传输率需求为第二***容量须达到的最小值；采用KKT条件计算最大化总***容量的第二功率分配因子；以及依据第二功率分配因子计算第一传输功率与第二传输功率。

在本公开的一实施例中，上述的KKT条件包括第一参数及第二参数，其中采用KKT条件计算最大化总***容量的第二功率分配因子的步骤还包括：设置第一参数等于零，且设置第二参数大于零；以及依据KKT条件计算最大化总***容量的第二功率分配因子。

在本公开的一实施例中，上述步骤还包括：依据第一传输功率与第二传输功率取得第一***容量与第二***容量；以及将第一***容量与第二***容量相加以取得总***容量。

本公开提供一种基站，适用于NOMA***。此基站包括收发电路、存储电路及处理电路。收发电路用以传送讯息给至少两个用户设备，其中所述至少两个用户设备包括第一用户设备与第二用户设备。存储电路存储多个程序代码。处理电路耦接收发电路和存储电路，并且经配置以存取程序代码以执行如下操作：配置第一用户设备的第一传输功率小于第二用户设备的第二传输功率，其中第一用户设备的通道增益大于第二用户设备；依据第一传输功率计算第一用户设备的第一***容量，且依据第二传输功率计算第二用户设备的第二***容量；将第一***容量与第二***容量相加以取得总***容量；以及在最大化总***容量的情况下计算第一传输功率与第二传输功率，其中采用KKT条件取得最大化总***容量的第一传输功率与第二传输功率。

在本公开的一实施例中，上述处理电路进一步存取所述程序代码以执行：设置第一***容量为第一最低传输率需求，其中第一最低传输率需求为第一***容量须达到的最小值；采用KKT条件计算最大化总***容量的第一功率分配因子；以及依据第一功率分配因子计算第一传输功率与第二传输功率。

在本公开的一实施例中，上述的KKT条件包括第一参数及第二参数。处理电路进一步存取所述程序代码以执行：设置第一参数大于零，且设置第二参数等于零；以及依据KKT条件计算最大化总***容量的第一功率分配因子。

在本公开的一实施例中，上述的处理电路进一步存取所述程序代码以执行：依据第一传输功率与第二传输功率取得第一***容量与第二***容量；以及将第一***容量与第二***容量相加以取得总***容量。

在本公开的一实施例中，上述的处理电路进一步存取所述程序代码以执行：设置第二***容量为第二最低传输率需求，其中第二最低传输率需求为第二***容量须达到的最小值；采用KKT条件计算最大化总***容量的第二功率分配因子；以及依据第二功率分配因子计算第一传输功率与第二传输功率。

在本公开的一实施例中，上述的KKT条件包括第一参数及第二参数。处理电路进一步存取所述程序代码以执行：设置第一参数等于零，且设置第二参数大于零；以及依据KKT条件计算最大化总***容量的第二功率分配因子。

在本公开的一实施例中，上述的处理电路进一步存取所述程序代码以执行：依据第一传输功率与第二传输功率取得第一***容量与第二***容量；以及将第一***容量与第二***容量相加以取得总***容量。

基于上述，本公开的功率分配方法以及使用所述方法的基站，基站可因应不同用户设备的需求，将用户设备的功率分配分成两种情况，此两种情况皆能够保证相关用户设备的***容量达到最低传输率需求，且同时能最大化另一个用户设备的***容量。

为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示用户在接收端使用SIC技术的示意图。

图2是依据本公开的一实施例绘示基站的方块图。

图3是依据本公开的一实施例绘示功率分配方法的流程图。

图4是依据本公开的一实施例绘示优先考虑第一用户设备的***容量所执行的功率分配方法的流程图。

图5是依据本公开的一实施例绘示优先考虑第二用户设备的***容量所执行的功率分配方法的流程图。

图6绘示用户设备的***容量或总***容量对信号噪声比(SNR)的模拟结果的示意图。

图7绘示用户设备的***容量或总***容量对SNR的模拟结果的示意图。

图8绘示在不同天线数的情况下，使用不同功率分配方法的总***容量对SNR的模拟结果的示意图。

【符号说明】

100：下行链路***

110：基站

121、122：用户设备

130：涵盖范围

141、142、143：区块

210：收发电路

220：存储电路

230：处理电路

S310、S320、S330、S340、S410、S420、S430、S510、S520、S530：步骤

具体实施方式

在NOMA***当中，基站可在功率域(power-domain)上将同一通信资源(例如，时域或频域等等)分享给多个用户共同使用，以有效地提升频谱使用效能。具体而言，基站通过将欲传送给多个用户的信号利用重叠编码(superposition coding)迭加并传送。多个用户可在接收端使用SIC技术将用户的信号分离。关于在NOMA***中使用的SIC技术将参照图1来做说明。

图1绘示用户在接收端使用SIC技术的示意图。请参照图1，假设图1的下行链路***100具有基站110和两个用户设备121、122，用户设备121、122位于基站110的涵盖范围130内，其中假设用户设备121具有较大的通道增益，而用户设备122具有较小的通道增益。

在SIC技术中，为了能够在接收端(即，用户设备121、122)正确地解调出基站110传送的信号，基站110可对传送给用户设备121、122的信号进行功率分配，其中为弱用户的信号配置较多的传输功率，而为强用户的信号配置较少的传输功率。

在本实施例中，定义具有较大通道增益的用户设备121为强用户，且定义具有较小通道增益的用户设备122为弱用户。因此，基站110将为用户设备122的信号配置较多的传输功率，而为用户设备121的信号配置较少的传输功率。于是，基站110向用户设备121、122传送的信号

例如可表示为以下方程式(1)。

其中s₁表示为基站110欲传送给用户设备121的信号，s₂表示为基站110欲传送给用户设备122的信号，而P₁和P₂则分别表示基站110对信号s₁和s₂的传输功率分配，其中传输功率P₁小于P₂。

在用户设备121、122端接收的信号y₁和y₂则可分别表示为以下方程式(2)及(3)。

其中h₁表示为基站110和用户设备121之间的传输通道，h₂表示为基站110和用户设备122之间的传输通道，n₁和n₂则分别表示用户设备121和122接收到的噪声，其中n₁和n₂例如为加性白高斯噪声(additive white Gaussian noise，AWGN)，但本公开不限于此。

在SIC技术中，假设用户设备121收到信号y₁之后能以完美的SIC方法将来自用户设备122信号s₂的干扰移除(例如，图1的区块141)，用户设备121可以在无其他用户的干扰信号的情况下，解调出基站110欲传送给用户设备121的信号s₁(例如，图1的区块142)。另一方面，用户设备122收到信号y₂之后，由于基站110将信号s₁配置较少的传输功率P₁，使得用户设备122可在将信号s₁视为噪声的情况下直接解调出基站110欲传送给用户设备122的信号s₂(例如，图1的区块143)。

在成功的解调出信号s₁及s₂之后，用户设备121与122的***容量可分别表示为以下方程式(4)及(5)。

C₁＝log₂(1+P₁|h₁|²/N₀), 方程式(4)

C₂＝log₂(1+P₂|h₂|²/(P₁|h₂|²+N₀)) 方程式(5)

值得注意的是，依据方程式(4)及(5)，显示出用户设备121与122的***容量C₁、C₂与传输功率P₁、P₂有关。也就是说，对于信号s₁、s₂的功率分配将会直接的影响用户设备121、122的***容量。因此，适当的为欲传输给用户设备121、122的信号s₁、s₂执行功率分配，对于用户设备121、122的***容量而言是相当重要的。

在本公开的实施例中，为了能够进一步地提升NOMA***的总***容量，将在能够最大化总***容量、且有使用者功率与传输率需求的限制的情况下，为信号s₁和s₂分配传输功率P₁和P₂。

在此情况下，最大化总***容量C_T(其中C_T＝C₁+C₂)的最佳化问题，可以表示为：

限制P₁+P₂＝P_T 方程式(6b)

P₁>0,P₂>0,P₂>P₁ 方程式(6c)

其中P_T表示总传输功率，

表示***容量C₁的最低传输率需求，

表示***容量C₂的最低传输率需求。关于方程式(6c)，表示依据NOMA***的原理，将具有较小通道增益的用户设备122配置较多的传输功率P₂，而将具有较大通道增益的用户设备121配置较少的传输功率P₁，使得P₂>P₁。关于方程式(6d)，表示每一个用户设备的***容量必须符合对应的需求量以保证在NOMA***中的服务质量(quality of service，QoS)要求。

为了验证最大化总***容量C_T的最佳化问题确实有解，本公开实施例证明总***容量C_T为一严格递增函数。在本实施例中，相对于总传输功率P_T，将在传输功率P₁及P₂之间定义一功率分配因子α(其中0<α<1)，使得P₁＝αP_T且P₂＝(1-α)P_T。将所述传输功率P₁及P₂代入方程式(4)及(5)，总***容量C_T，可以表示为：

C_T＝C₁+C₂＝log₂(1+f(α)) 方程式(7)

其中

根据方程式(7)，最大化总***容量C_T的最佳化问题等同于最大化方程式(7)中的f(α)。基此，最大化总***容量C_T的最佳化问题可以重新表示为：

限制μ₁ ^-1φ₁≤α≤(1-μ₂ ^-1φ₂)/(1+φ₂) 方程式(8b)

其中

需说明的是，方程式(8b)的上界与下界皆须小于1/2以符合NOMA***的原理。因此，将推导出以下两个条件来设定φ₁及φ₂：

φ₁<(P_T|h₁|²)/2N₀ 方程式(9)

φ₂>(P_T|h₂|²)/(P_T|h₂|²+2N₀) 方程式(10)

接下来，对方程式f(α)进行微分，如下所示：

根据方程式(11)，由于|h₁|²>|h₂|²，可推得方程式f(α)的斜率为一正数。也就是说，方程式f(α)为一严格递增函数。当功率分配因子α的值非常接近1时，可得到方程式f(α)的最大值。然而，当功率分配因子α的值非常接近1时，将导致用户设备122的传输功率P₂趋近于0，使得用户设备122的***容量C₂亦接近0。此结果将造成对用户设备122不公平的传输。

因此，本公开将提出一种功率分配方法，以在能够最大化***容量、且存在使用者功率与传输率需求的限制的情况下，可对用户设备121及122进行适当的功率分配。

在本实施例中，所述功率分配方法可应用于图1中所示的下行链路***100。需注意的是，虽然图1仅绘示两个用户设备121和122为例做说明，但本公开可以扩展到更多的用户设备。除此之外，基站110和用户设备121和122可分别配置有M根天线，以形成MIMO-NOMA的下行链路***100，其中M可为任意大于1的正整数，但本公开并不限于此。然而，在接下来的实施例中，本公开实施例的基站110和用户设备121和122仅以单一天线***来探讨关于功率分配的问题，以便于说明。

在本实施例中，用户设备121、122例如可实现为(但不限于)移动站、先进移动站(advanced mobile station，AMS)、服务器、用户端、桌上型计算机、膝上型计算机、网络计算机、工作站、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、平板计算机(tabletpersonal computer，tablet PC)、扫描器、电话装置、寻呼机、相机、电视、掌上型视频游戏装置、音乐装置、无线传感器等等，本公开并未对此有所限制。

基站110可包含(但不限于)，例如，eNB、家用eNB(Home eNB)、高级基站(advancedbase station，ABS)、基站收发***(base transceiver system，BTS)、接取点、本籍基站(home BS)、中继器、中间节点、中间设备和/或者基于卫星的通信基站，但本公开的可实施方式并不限于此。

在本实施例中，基站110可以至少表示为如图2所示的功能元件。图2是依据本公开的一实施例绘示的基站的方块图。基站110可至少包含(但不限于)收发电路210、存储电路220及处理电路230。收发电路210可包含传送器电路、模拟-数字(analog-to-digital，A/D)转换器、D/A转换器、低噪声放大、混频、滤波、阻抗匹配、传输线、功率放大、一或多个天线电路及本地存储介质元件(但本公开并不限于此)，以为基站110提供无线传送/接收功能给用户设备121及122。存储电路220例如是存储器、硬盘、或任何其它用以存储数据的元件，并可经配置以存储多个程序代码。

处理电路230耦接收发电路210及存储电路220，其可为一般用途处理器、特殊用途处理器、传统的处理器、数字信号处理器、多个微处理器(microprocessor)、一个或多个结合数字信号处理器内核的微处理器、控制器、微控制器、特殊应用集成电路(applicationspecific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列电路(field programmablegate array，FPGA)、任何其他种类的集成电路、状态机、基于进阶精简指令集机器(advanced RISC machine，ARM)的处理器以及类似品。

在本实施例中，处理电路330可存取并执行存储在存储电路220中的多个程序代码，以执行本公开提出的功率分配方法的各个步骤。图3是依据本公开的一实施例绘示的功率分配方法的流程图。请参看图1-3，图3的方法可由图2的基站110执行，且适用于图1中所示的下行链路***100。以下将参照图2中基站110的各个元件来说明图3功率分配方法的各个步骤。

在步骤310中，处理电路230配置用户设备121的传输功率P₁小于用户设备122的传输功率P₂，其中用户设备121的通道增益大于用户设备122。

在本实施例中，假设h₁表示为基站110和用户设备121之间的传输通道，h₂表示为基站110和用户设备122之间的传输通道，且假设用户设备121具有较大的通道增益，而用户设备122具有较小的通道增益(即，|h₁|²>|h₂|²)。为了能够在接收端(即，用户设备121、122)使用SIC技术正确地解调出基站110传送的信号，将具有较小通道增益的用户设备122配置较多的传输功率P₂，且将具有较大通道增益的用户设备121配置较少的传输功率P₁。在此情况下，用户设备121的传输功率P₁小于用户设备122的传输功率P₂(即，P₁<P₂)。

在步骤320中，依据传输功率P₁计算用户设备121的***容量C₁，且依据传输功率P₂计算用户设备122的***容量C₂。在本实施例中，***容量C₁和C₂的表示方式分别可参阅上述提及的方程式(4)及(5)。

在步骤330中，将***容量C₁和C₂相加以取得总***容量C_T，即，C_T＝C₁+C₂。

在步骤340中，处理电路230在最大化总***容量的情况下计算传输功率P₁及P₂，其中采用卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker，KKT)条件取得最大化总***容量的传输功率P₁及P₂。

在本实施例中，为了达到两个用户设备121和122在NOMA***中的QoS要求，最大化总***容量C_T(其中C_T＝C₁+C₂)的最佳化问题，将在限制使用者功率与预先设定最低传输率需求的情况下来分配传输功率P₁及P₂。关于最大化总***容量C_T(其中C_T＝C₁+C₂)的最佳化问题的表示方式，可参阅上述的方程式(8a)～(8b)。

此外，在本实施例中，将采用KKT条件取得最大化总***容量的传输功率P₁及P₂。关于KKT条件，如下所示：

其中g(α)＝-f(α)≤0，且λ₁,λ₂分别为限制条件

的拉格朗日乘数(Lagrange multiplier)。对于方程式(12)中的条件i)，可以表示为：

对于λ₂>0与λ₁>0，方程式(12)中的条件ii)及iii)须符合，以取得功率分配因子α。在λ₁>0的情况下设置λ₂＝0，可从方程式(12)中的条件ii)取得功率分配因子α，如下所示：

另一方面，在λ₂>0的情况下设置λ₁＝0，可从方程式(12)中的条件iii)取得功率分配因子α，如下所示：

换句话说，当考虑两个用户设备的功率与最低传输率需求，最佳的功率分配因子α会依据用户设备的功率与最低传输率需求而有所不同。举例来说，为了使***容量C₁能够达到最低传输率需求

(即，

)，功率分配因子α必须大于或等于φ₁/μ₁。相反地，为了使***容量C₂能够达到最低传输率需求

(即，

)，功率分配因子α必须小于或等于[1/(1+φ₂)][1-φ₂/μ₂]。基此，

可保证用户设备121的***容量C₁满足最低传输率需求

且可以最大化用户设备122的***容量C₂，而

可保证用户设备122的***容量C₂满足最低传输率需求

且可以最大化用户设备121的***容量C₁。

在此情况下，步骤340更延伸出两种方法来取得传输功率P₁及P₂。为了说明所述两种方法，本公开更详细地将步骤S340细分为图4的步骤S410～S430及图5的步骤S510～S530。

图4是依据本公开的一实施例绘示优先考虑用户设备121的***容量所执行的功率分配方法的流程图。

在步骤S410中，处理电路230设置***容量C₁为最低传输率需求

其中最低传输率需求

为***容量C₁须达到的最小值。

在步骤S420中，处理电路230采用KKT条件计算最大化总***容量C_T的第一功率分配因子

在本实施例中，将依据方程式(12)中的KKT条件设置λ₁>0且λ₂＝0，以计算最大化总***容量C_T的第一功率分配因子

在本公开的一实施例中，可根据方程式(14)直接计算第一功率分配因子

在步骤S430中，处理电路230依据第一功率分配因子

计算传输功率P₁和P₂。在本实施例中，由于传输功率

且传输功率

故在取得第一功率分配因子

之后可分别计算传输功率P₁和P₂。

接下来，处理电路230即可依据传输功率P₁和P₂取得***容量C₁(根据方程式(4))与***容量C₂(根据方程式(5))，并将***容量C₁与***容量C₂相加以取得总***容量C_T。

在另一实施例中，图5是依据本公开的一实施例绘示优先考虑用户设备122的***容量所执行的功率分配方法的流程图。

在步骤S510中，处理电路230设置***容量C₂为最低传输率需求

其中最低传输率需求

为***容量C₂须达到的最小值。

在步骤S520中，处理电路230采用KKT条件计算最大化总***容量C_T的第二功率分配因子

在本实施例中，将依据方程式(12)中的KKT条件设置λ₁＝0且λ₂>0，以计算最大化总***容量C_T的第二功率分配因子

在本公开的一实施例中，可根据方程式(15)直接计算第二功率分配因子

在步骤S530中，处理电路230依据第二功率分配因子

计算传输功率P₁和P₂。在本实施例中，由于传输功率

且传输功率

故在取得第二功率分配因子

之后可分别计算传输功率P₁和P₂。

接下来，处理电路230即可依据传输功率P₁和P₂取得***容量C₁(根据方程式(4))与***容量C₂(根据方程式(5))，并将***容量C₁与***容量C₂相加以取得总***容量C_T。

简言之，本公开实施例的功率分配方法，采用KKT条件取得最大化总***容量的传输功率，其中可以由不同情况下，预先设定某一用户设备的传输率需求，得出最佳的传输功率分配，并能最大化另一用户设备的***容量。

图6及图7绘示用户设备的***容量或总***容量对信号噪声比(SNR)的模拟结果的示意图。此模拟结果用以说明本公开实施例所提出的功率分配方法的成效。在图6及图7中的水平轴以dB为单位表示SNR，且垂直轴为以每赫兹每秒位数(或作bps/Hz)为单位测量的容量(capacity)。

需说明的是，图6及图7中的模拟结果是通过平均10⁵的通道实现。SNR定义为P_T/N₀。在此假设AWGN在每一节点的变异数为1(即，N₀＝1)，且所有通道是从具有平均值为0且变异数为

的复数高斯随机变量中独立的取出，其中设置

为20dB且

为10dB。图6及图7皆采用在正交多重接入(orthogonal multiple access，OMA)传输***中的***容量与本公开做为比较，其中OMA传输***中的第n个用户设备的***容量可表示为C_n,OMA＝(1/2)log₂(1+(P_n,OMA|h_n|²)/(1/2)N₀)。此外，在OMA传输***中的传输功率P_n,OMA是经由全功率搜寻(Full-Search)方法，来达到最大化***容量及使用者功率与传输率需求。实线用以表示本公开实施例提出的NOMA功率分配方法，虚线则用以表示OMA全功率搜寻的功率分配方法。在所述两种功率分配方法当中，皆假设最低传输率需求

为1bps/Hz及最低传输率需求

为2bps/Hz，且应用于单一天线***当中。C_1,NOMA及C_2,NOMA分别用以表示本公开实施例在NOMA***中强用户与弱用户的***容量。类似地，C_1,OMA及C_2,OMA分别用以表示在OMA***中强用户与弱用户的***容量。

请参照图6，模拟结果显示出C_2,NOMA皆有符合最低传输率需求C～₂为1bps/Hz。虽然C_2,NOMA小于C_2,OMA，但由于C_1,NOMA大于C_1,OMA，将使得NOMA***的总容量大于OMA***的总容量(即，C_1,NOMA+C_2,NOMA>C_1,OMA+C_2,OMA)。同样地，请参照图7，模拟结果显示出C_1,NOMA皆有符合最低传输率需求

为2bps/Hz，且由于C_2,NOMA远大于C_2,OMA，即大幅度改善NOMA***中弱用户的***容量，将使得NOMA***的总容量大于OMA***的总容量(即，C_1,NOMA+C_2,NOMA>C_1,OMA+C_2,OMA)。

另一方面，图8绘示在MIMO***当中使用不同功率分配方法的总容量对SNR的模拟结果的示意图。图8将本公开实施例提出的功率分配方法与现有技术中提到的迭代算法以及低复杂度的次佳功率分配法做比较。请参照图8，标号“○”用以表示本公开实施例提出的功率分配方法(即，提出的NOMA-PA)，标号“╳”用以表示采用迭代算法的功率分配方法(即，迭代NOMA-PA)，标号“△”则用以表示采用次佳的功率分配方法(即，次佳NOMA-PA)。此外，M用以表示天线的个数。模拟结果显示本公开实施例提出的方法能比次佳的功率分配法达到更佳的表现，并且可以达到与迭代算法相近的***容量。

除此之外，关于复杂度的比较，针对单一天线***，本公开实施例提出的方法所需的乘法/除法个数分别为3和5，而迭代算法及次佳的功率分配方法所需的乘法/除法个数分别为3N和5，其中N表示迭代的个数。同样地，对于多天线***而言，亦得到类似的结果。据此，可以验证出本公开实施例所提出的功率分配方法具有较低的计算复杂度。

综上所述，本公开实施例的功率分配方法以及使用所述方法的基站，基站可因应不同用户设备的最低传输率需求，将用户设备的功率分配分成两种情况，即预先设定某一用户设备的最低传输率需求，得出最佳的传输功率分配，并能达到最大化另一用户设备的***容量。除此之外，本公开实施例提出的方法相较于迭代算法得出的结果不仅具有较低的计算复杂度之外，模拟结果更显示出两者的效能是非常相近的。

虽然本公开已以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本公开的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (6)

1.一种功率分配方法，适用于非正交多重接入***中传送讯息给至少两个用户设备的基站，其中所述至少两个用户设备包括第一用户设备与第二用户设备，其特征在于，包括：

配置所述第一用户设备的第一传输功率小于所述第二用户设备的第二传输功率，其中所述第一用户设备的通道增益大于所述第二用户设备；

依据所述第一传输功率计算所述第一用户设备的第一***容量，且依据所述第二传输功率计算所述第二用户设备的第二***容量；

将所述第一***容量与所述第二***容量相加以取得总***容量；

在最大化所述总***容量的情况下计算所述第一传输功率与所述第二传输功率，其中采用卡罗需-库恩-塔克条件取得最大化所述总***容量的所述第一传输功率与所述第二传输功率，

其中，所述采用卡罗需-库恩-塔克条件取得最大化所述总***容量的所述第一传输功率与所述第二传输功率的步骤包括：

设置所述第一***容量为第一最低传输率需求，其中所述第一最低传输率需求为所述第一***容量须达到的最小值；

采用卡罗需-库恩-塔克条件计算最大化所述总***容量的第一功率分配因子；以及

依据所述第一功率分配因子计算所述第一传输功率与所述第二传输功率。

2.如权利要求1所述的功率分配方法，所述卡罗需-库恩-塔克条件包括第一参数及第二参数，其中所述采用卡罗需-库恩-塔克条件计算最大化所述总***容量的所述第一功率分配因子的步骤还包括：

设置所述第一参数大于零，且设置所述第二参数等于零；以及

依据所述卡罗需-库恩-塔克条件计算最大化所述总***容量的所述第一功率分配因子。

3.如权利要求1所述的功率分配方法，还包括：

依据所述第一传输功率与所述第二传输功率取得所述第一***容量与所述第二***容量；以及

将所述第一***容量与所述第二***容量相加以取得所述总***容量。

4.一种基站，适用于非正交多重接入***，其特征在于，所述基站包括：

收发电路，用以传送讯息给至少两个用户设备，其中所述至少两个用户设备包括第一用户设备与第二用户设备；

存储电路，存储多个程序代码；以及

处理电路，耦接所述收发电路和所述存储电路，并且经配置以存取所述程序代码以执行如下操作：

配置所述第一用户设备的第一传输功率小于所述第二用户设备的第二传输功率，其中所述第一用户设备的通道增益大于所述第二用户设备；

依据所述第一传输功率计算所述第一用户设备的第一***容量，且依据所述第二传输功率计算所述第二用户设备的第二***容量；

将所述第一***容量与所述第二***容量相加以取得总***容量；

在最大化所述总***容量的情况下计算所述第一传输功率与所述第二传输功率，其中采用卡罗需-库恩-塔克条件取得最大化所述总***容量的所述第一传输功率与所述第二传输功率，其中所述处理电路进一步存取所述程序代码以执行：

设置所述第一***容量为第一最低传输率需求，其中所述第一最低传输率需求为所述第一***容量须达到的最小值；

采用卡罗需-库恩-塔克条件计算最大化所述总***容量的第一功率分配因子；以及

依据所述第一功率分配因子计算所述第一传输功率与所述第二传输功率。

5.如权利要求4所述的基站，其中所述卡罗需-库恩-塔克条件包括第一参数及第二参数，所述处理电路进一步存取所述程序代码以执行：

设置所述第一参数大于零，且设置所述第二参数等于零；以及

依据所述卡罗需-库恩-塔克条件计算最大化所述总***容量的所述第一功率分配因子。

6.如权利要求4所述的基站，其中所述处理电路进一步存取所述程序代码以执行：

依据所述第一传输功率与所述第二传输功率取得所述第一***容量与所述第二***容量；以及

将所述第一***容量与所述第二***容量相加以取得所述总***容量。

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