1.适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是包括以下步骤:(1)设定参数:CoMP小区内基站集{B},每个小区的用户集{UE},联合子信道集{K},CoMP用户划分阈值ε,速率需求划分阈值ξ,基站功率预算Pk,噪声功率ωk;
(2)利用用户分类算法得到中心用户集{CCU}、高速率需求边缘用户集{CEUh}、低速率需求边缘用户集{CEUl};采用01元素xk,n表示子信道k是否分配给用户n,pk,n表示子信道或者联合子信道k分配给用户n的功率;
(3)利用基于双边匹配的多对多用户配对算法和基于NOMA‑CoMP系统的离散功率分配算法得到步骤(2)中{xk,n,pk,n}的最优解。
2.如权利要求1所述适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是,步骤(2)还包括:根据等效信道增益将每个小区的用户分为中心用户CCU和边缘用户CEU;根据用户预测速率将每个小区的边缘用户分为高速率需求边缘用户CEUh和低速率需求边缘用户CEUl;对中心用户与低速率需求边缘用户组成的子信道使用DPS‑CoMP方式进行调度,对于中心用户与高速率需求边缘用户组成的子信道使用JT‑CoMP方式进行调度;
对于DPS‑CoMP子信道k中的任何用户l在单位信道带宽下的可实现速率记为其中γl表示用户l在接收器处的信道功率增益,pl表示用户l的发射功率;xk,l表示信道选择参数; 表示具有0均值和 方差的在用户l处的加性高斯白噪声;
对于JT‑CoMP子信道k中,当i∈CCU,将小区β的信号视为干扰,被小区α调度的中心用户i在单位信道带宽下的可实现速率记为当i∈CEUh,高速率需求边缘用户e在单位信道带宽下的可实现速率记为
其中
其中 代表从CoMP基站BSα和BSβ接受的期望信号,其中
代表该集合中其他CoMP用户
所导致的小区内干扰;
该系统性能由CoMP系统内所有高速率需求边缘用户的和速率进行评估:
3.如权利要求2所述适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是,{xk,m,pk,m}的最优解:pk,m=在子信道k上分配给用户m的功率
其中,目标函数为(5)式,NOMA‑CoMP系统的高速率需求边缘用户的和速率是由子信道和功率共同决定;由于基站传输的功率和每个子信道的功率分配是有限的,因此功率分配变量pk,m必须满足约束(6)、(7)式;约束(8)式表示用户的最低速率需求;约束(9)式表示分配一个离散的01变量xk,m。
4.如权利要求1‑3任一项所述适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是,步骤(2)的用户分类算法具体如下:(2.1)基站向小区用户广播相同的参考信号,获得小区用户UEj,b(j∈UE)的等效信道增益集(2.2)划分CoMP用户:根据得到的等效信道增益集对用户进行分类,如果ε为边缘用户划分阈值,则边缘用户集ceub={j};否则,中心用户集ccub={j};
(2.3)不同速率需求边缘用户划分:假设基站能够完整获取用户信息,获取边缘用户集ceub中用户的速率需求集Qb;如果Qb(j)≤ξ,ξ为用户速率需求划分阈值,则高速率需求边缘用户集CEUh,b={j};否则低速率需求边缘用户集CEUl,b={j}。
5.如权利要求4所述适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是,步骤(3)还包括以下步骤:(3.1)获得各小区用户对于信道的偏好集{P(UEb)}和{P(SCb)},并建立集合{SCb}以记录小区b中不同子信道当前匹配的用户;
(3.2)根据{P(UEb)}和{P(SCb)}进行多轮相互选择,直到各小区所有用户或者子信道分配完毕,更新{SCb},其中包括{SCDPS}和{SCJT};对于包含不同速率需求用户的子信道使用不同的调度方式,对于包含低速率需求用户的{SCDPS}使用DPS‑CoMP方式调度,对于包含高速率需求用户的{SCJT}使用JT‑CoMP方式调度;
(3.3)先对JT‑CoMP子信道和DPS‑CoMP子信道中配对的用户使用子信道内的功率分配算法,分别得到各个子信道内最大高速率需求用户速率和最大和速率;再对所有的子信道间进行功率分配,实现整个CoMP聚类最大的高速率边缘用户和速率。
6.如权利要求5所述适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是,步骤(3.1)具体包括:(3.1.1)基站以相同的参考功率发送信号,则整个小区中的用户UEj,b的可用等效信道增益可得 求得小区用户在不同的子信道上的等效速率集: 其中
(3.1.2)由 和 求得小区b的用户UEj,b的对各个子信道的偏好集和子信道SCk,b对小区各个用户的偏好集
7.如权利要求5所述适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是,步骤(3.2)具体包括:(3.2.1)输入{P(UEb)}和{P(SCb)},建立集合{SCb}以记录小区b中不同子信道当前调度的用户;
(3.2.2)小区b中每个用户j自荐给偏好集{P(UEj,b)}满意度最高的子信道k:(3.2.3)如果|SCk,b|<maxUE,则选择SCk,b的该用户被保留;否则,从选择SCk,b的用户中选择maxUE个满意度最高的用户,更新{SCk,b};
(3.2.4)判断是否调度自荐的边缘用户,且区分JT信道和DPS信道:如果SCk,b选择了ceub中的UEj,b,则:如果UEj,b∈{hrb}且如果有SCk′,b同时也选择了该用户,则保留UEj,b,记录SCk,b∈{SCJT};
否则SCk,b‑{j},更新SCk,b;
如果UEj,b∈{lrb}且没有其他信道同时也选择了该用户,则保留UEj,b,记录SCk,b∈{SCDPS};否则SCk,b‑{j},更新SCk,b;否则下一步;
(3.2.5)更新子信道的偏好集和用户的偏好集:SCk,b从{P(SCk,b)}中删除已经选择的UEj,b,更新{P(SCk,b)};如果|SCk,b|=UEmax(k∈K),则在{P(UEj,b)}中删除SCk,b,更新{P(UEj,b)};否则,在{P(UEj,b)}中删除已经选择的UEj,b所对应偏好集序列,更新{P(UEj,b)};
(3.2.6)判断是否满足算法的结束条件:如果
or 返回步骤(c);否则,结束。
8.如权利要求5所述适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配方法,其特征是,步骤(3.3)具体包括:(3.3.1)DPS‑CoMP信道内的功率分配:基站为子信道k发送L个不同的总功率等级;对于用户对φm,n中的每个用户,基站分配给他们的功率等级由l′=0∶1∶l,l″=l′+1∶1∶l表示,且l′+l″≤l;通过迭代来实现配对用户对φm,n的最大吞吐量,然后通过重复上述迭代步骤,获得对于不同用户对φm,n在子信道k上对于当前功率等级l的最大吞吐量,并选择用户对的最大吞吐量作为最大和速率,用 表示;最后,调整子信道k上的功率等级l,实现DPS‑CoMP系统的最大和速率;
(3.3.2)JT‑CoMP信道内的功率分配:基站为联合子信道k,k′发送L个不同的总功率等α λ α级;对于用户对φm,p中的每个用户,基站分配给他们的功率等级由l =0∶1∶l,l=l+1∶1∶lα λ β表示,且l+l≤l;同理,对φn,p中的每个用户,基站分配给他们的功率等级由l=0∶1∶l′,lμ β β μ=l+1∶1∶l′表示,且l+l≤l′;通过迭代来实现配对用户对组Φm,n,p中边缘用户的最大速率,然后通过重复上述迭代步骤,获得对于不同用户对组Φm,n,p在子信道k,k′上对于当前功率等级l,l′的边缘用户的最大速率,并选择边缘用户的最大速率作为最大和速率,用 表示;最后,调整子信道k,′上的功率等级l、l′,实现系统的边缘用户的最大和速率;
(3.3.3)子信道间的功率分配:在所有的子信道的功率等级和小于基站发送的总功率的情况下,基于组搜索的思想,实现DPS‑CoMP系统中最大的用户和速率以及JT‑CoMP系统中最大的边缘用户和速率;优先保证JT‑CoMP系统中中心用户的最低速率需求和边缘用户的最大和速率,确定JT‑CoMP子信道分配的功率,再将剩下的总功率分配给DPS‑CoMP信道,获得最大的DPS系统和速率,并确定每个子信道k上分配的功率等级。
9.适用于非正交多址系统的用户配对与功率分配系统,其特征是包括以下模块:参数设定模块:用于设定参数,包括CoMP小区内基站集{B},每个小区的用户集{UE},联合子信道集{K},CoMP用户划分阈值ε,速率需求划分阈值ξ,基站功率预算Pk,噪声功率ωk;
用户分类模块:利用用户分类算法得到中心用户集{CCU}、高速率需求边缘用户集{CEUh}、低速率需求边缘用户集{CEUl};采用01元素xk,n表示子信道k是否分配给用户n,pk,n表示子信道或者联合子信道k分配给用户n的功率;
最优解模块:利用基于双边匹配的多对多用户配对算法和基于NOMA‑CoMP系统的离散功率分配算法得到步骤(2)中{xk,n,pk,n}的最优解。