CN113766621A - 多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法 - Google Patents
多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,包括以下步骤予以实现:1)获取信道状态;2)确定用户权值;3)增益信噪比排序;4)单载波上用户最优功率分配;5)单载波上加权速率和计算;6)载波间最优功率分配;7)每个载波上用户最优功率分配。本发明方法能在保证用户公平性的前提下,使得***性能最优化的联合实现载波间和用户间的最优功率分配,降低了计算复杂度,能够快速求出最优的子载波和用户功率分配结果,提高***功率分配效率。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域,尤其涉及一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法。
背景技术
在移动通信中,对于多载波非正交多址接入***,如何在考虑用户公平性的前提下联合子载波和用户间的功率分配是***资源管理的一项重要内容。在多载波非正交多址接入***的下行链路中,往往需要研究在保证用户公平性的前提下使得***性能最优化的联合实现载波间和用户间的最优功率分配方法。
目前,针对多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配主要有基于动态规划的方法(L.Salaün,M.Coupechoux and C.S.Chen,Joint Subcarrier and PowerAllocation in NOMA:Optimal and Approximate Algorithms,IEEE Transactions onSignal Processing,vol.68,pp.2215-2230,2020)。但是该方法的计算复杂度非常高,不利于实际应用。针对上述问题,本发明提出一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,本方法无需采用动态规划方法,计算复杂度低,能快速求出最优的功率分配方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,适应现实需要,提供一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法。
为了实现本发明的目的,本发明所采用的技术方案为:
一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,包括以下步骤:
F1.获取信道状态;
F2.确定用户权值;
F3.增益信噪比排序;
F4.单载波上用户最优功率分配;
F5.单载波上加权速率和计算;
F6.载波间最优功率分配;
F7.每个载波上用户最优功率分配。
所述获取信道状态方法为:获取多载波非正交多址接入***下行信道中发送端L个载波到K个用户接收端的信道增益系数矩阵和L个载波在接收端处的噪声方差矩阵其中gi,j为载波i到用户接收端j的信道增益系数,为载波i在用户接收端j处的噪声方差,i=1,2,…,L,j=1,2,…,K,载波个数L为大于或等于2的自然数,用户接收端个数K为大于或等于2的自然数。
所述确定用户权值方法为:根据每个用户的实际需求(例如:用户的优先级)确定每个用户的权值wk,k=1,2,…,K,wk为大于或等于0的实数。
所述增益信噪比排序方法为:令增益噪声比i=1,2,…,L,j=1,2,…,K,将载波i的增益噪声比Ni,1,Ni,2,…,Ni,K按照从小到大的顺序排列为其中πi(s)表示载波i的排在第s位的用户接收端的原序号,s=1,2,…,K。
…
其中:
其中:
…,
Wi为载波i的带宽。
所述载波间最优功率分配方法为:设P为***总发射功率,将总发射功率P分成M等份,每份功率将M份功率θ逐次分配给L个载波的方法为:对于每份功率θ,将其分配给在现有状态下各载波在增加功率θ时K个用户的加权速率和增加量最大的载波。具体方法为:对于第k(k=1,2,…,M)份功率θ,设当前状态下载波i(i=1,2,…,L)已经分配到的功率为Pi k,(注:Pi 1=Pi 1=…=Pi 1=0),对于载波i(i=1,2,…,L),先按照总功率为Pi k,增益噪声比为利用步骤F4.单载波最优功率分配方法计算载波i上K个用户的最优发射功率依据得到的K个用户的最优发射功率利用步骤F5.单载波加权速率和计算方法计算载波i上K个用户的加权速率和后按照总功率为(Pi k+θ),增益噪声比为利用步骤F4.单载波最优功率分配方法计算载波i上K个用户的最优发射功率依据得到的K个用户的最优发射功率利用步骤F5.单载波加权速率和计算方法计算载波i上K个用户的加权速率和设载波m的加权速率和增加量时所有L个载波的加权速率和增加量的最大值,即则将第k份功率θ分配给载波m,其它载波的功率保持不变。依次进行,直至最后一份功率θ分配完毕。
所述每个载波上用户最优功率分配为:由步骤F6.载波间最优功率分配方法得到的载波i分配到的功率为Pi final,i=1,2,…,L,对于载波i,按照总功率为Pi final,增益噪声比为利用步骤F4.单载波最优功率分配方法计算可得载波i上K个用户的最优发射功率
本发明的有益效果在于:
本发明方法可以实现多载波非正交多址接入***下行信道中在保证用户公平性的前提下使得***性能最优化的联合实现载波间和用户间的最优功率分配方法,降低了计算复杂度,提高了功率分配的效率,无需进行动态规划运算,解决了现有计算方法复杂度高的技术问题。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例:参见图1。
一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,包括以下步骤予以实现:
1)获取信道状态:获取多载波非正交多址接入***下行信道中发送端L个载波到K个用户接收端的信道增益系数矩阵和L个载波在接收端处的噪声方差矩阵其中gi,j为载波i到用户接收端j的信道增益系数,为载波i在用户接收端j处的噪声方差,i=1,2,…,L,j=1,2,…,K,载波个数L为大于或等于2的自然数,用户接收端个数K为大于或等于2的自然数。
2)确定用户权值:根据每个用户的实际需求(例如:用户的优先级)确定每个用户的权值wk,k=1,2,…,K,wk为大于或等于0的实数。
3)增益信噪比排序:令增益噪声比i=1,2,…,L,j=1,2,…,K,将载波i的增益噪声比Ni,1,Ni,2,…,Ni,K按照从小到大的顺序排列为其中πi(s)表示载波i的排在第s位的用户接收端的原序号,s=1,2,…,K。
…
其中:
其中:
…,
Wi为载波i的带宽。
6)载波间最优功率分配:设P为***总发射功率,将总发射功率P分成M等份,每份功率将M份功率θ逐次分配给L个载波的方法为:对于每份功率θ,将其分配给在现有状态下各载波在增加功率θ时K个用户的加权速率和增加量最大的载波。具体方法为:对于第k(k=1,2,…,M)份功率θ,设当前状态下载波i(i=1,2,…,L)已经分配到的功率为Pi k,(注:Pi 1=Pi 1=…=Pi 1=0),对于载波i(i=1,2,…,L),先按照总功率为Pi k,增益噪声比为利用步骤4单载波最优功率分配方法计算载波i上K个用户的最优发射功率依据得到的K个用户的最优发射功率利用步骤5单载波加权速率和计算方法计算载波i上K个用户的加权速率和后按照总功率为(Pi k+θ),增益噪声比为利用步骤4单载波最优功率分配方法计算载波i上K个用户的最优发射功率依据得到的K个用户的最优发射功率利用步骤5单载波加权速率和计算方法计算载波i上K个用户的加权速率和设载波m的加权速率和增加量时所有L个载波的加权速率和增加量的最大值,即则将第k份功率θ分配给载波m,其它载波的功率保持不变。依次进行,直至最后一份功率θ分配完毕。
7)每个载波上用户最优功率:由步骤6载波间最优功率分配方法得到的载波i分配到的功率为Pi final,i=1,2,…,L,对于载波i,按照总功率为Pi final,增益噪声比为利用步骤4单载波最优功率分配方法计算可得载波i上K个用户的最优发射功率
本发明方法可以实现多载波非正交多址接入***下行信道中在保证用户公平性的前提下使得***性能最优化的联合实现载波间和用户间的最优功率分配方法,降低了计算复杂度,提高了功率分配的效率,无需进行动态规划运算,解决了现有计算方法复杂度高的技术问题。
如本实施例步骤2)至步骤7)中所述,本发明提供的一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,对获取到的信道状态进行排序后,通过逐次单步方法进行载波间的功率分配,无需利用动态规划方法进行计算,能有效地降低计算复杂度,提高了功率分配的效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解,依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,其特征在于,包括以下步骤:
F1.获取信道状态;
F2.确定用户权值;
F3.增益信噪比排序;
F4.单载波上用户最优功率分配;
F5.单载波上加权速率和计算;
F6.载波间最优功率分配;
F7.每个载波上用户最优功率分配。
3.根据权利要求1所述的多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,其特征在于,所述步骤F2中,确定用户权值方法为:根据每个用户的实际需求确定每个用户的权值wk,k=1,2,…,K,wk为大于或等于0的实数。
7.根据权利要求1所述的多载波非正交多址接入***中联合子载波和用户功率分配方法,其特征在于,所述步骤F6中,载波间最优功率分配方法为:设P为***总发射功率,将总发射功率P分成M等份,每份功率将M份功率θ逐次分配给L个载波的方法为:对于每份功率θ,将其分配给在现有状态下各载波在增加功率θ时K个用户的加权速率和增加量最大的载波;具体方法为:对于第k(k=1,2,…,M)份功率θ,设当前状态下载波i(i=1,2,…,L)已经分配到的功率为Pi k,(注:Pi 1=Pi 1=…=Pi 1=0),对于载波i(i=1,2,…,L),先按照总功率为Pi k,增益噪声比为利用步骤F4.单载波最优功率分配方法计算载波i上K个用户的最优发射功率依据得到的K个用户的最优发射功率利用步骤F5.单载波加权速率和计算方法计算载波i上K个用户的加权速率和后按照总功率为(Pi k+θ),增益噪声比为利用步骤F4.单载波最优功率分配方法计算载波i上K个用户的最优发射功率依据得到的K个用户的最优发射功率利用步骤F5.单载波加权速率和计算方法计算载波i上K个用户的加权速率和设载波m的加权速率和增加量时所有L个载波的加权速率和增加量的最大值,即
则将第k份功率θ分配给载波m,其它载波的功率保持不变,依次进行,直至最后一份功率θ分配完毕。
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