1.一种NOMA的自适应比特功率分配方法,其特征在于,包括以下步骤:
根据自适应等效子载波分配算法,得到第k个用户占用的等效子载波数N;
根据信道增益的大小,按子载波增益排序后连续划分分块方式,将排序后的子载波连续划分成B个等效子载波;
计算单用户等效子载波信道增益;
最后利用greedy算法对生成的等效子载波进行单用户自适应比特功率分配;
利用greedy算法对生成的等效子载波进行单用户自适应比特功率分配:
(1)确定第k个用户进行等效子载波分块后每个等效子载波所包含的子载波数目Xa,并得到所需的等效子载波数目N,k=1,2…K,K为总的用户数;
(2)按照各个等效子载波增益值,求出第k个用户占用的N个等效子载波的信噪比其中,pi表示第k个用户在第i个等效子载波上的总发送功率,|yi|2表示第k个用户在第i个等效子载波上传输增益模的平方,σ2是第k个用户在第i个等效子载波中高斯噪声的方差;
(3)由各个等效子载波的信噪比SNRi对各个子载波分配初始比特数目,即
其中,bi表示第i个等效子载波中一个子载波上的比特数,D为信噪比差额,表示的是实际发送速率和信道容量之间有一个差值;则第i个等效子载波上被分配的初始比特总数目为香农信道容量公式为
其中,Ri为第i个等效子载波的传输速率,Ci为第i个等效子载波的信道容量,Wi为第i个等效子载波的信道带宽;对于QAM调制方式,误码率Pe计算公式为其中,e为自然底数;
由公式(2)和(4)得
其中,BERtarget为目标误码率;
(4)、由公式(1)和(2)得到传输比特数目为b′i的第i个等效子载波的每个子载波的发送信号功率pi为传输比特数目为bi′的第i个等效子载波发送总功率为
(5)、由式 计算出已经分配的比特数,Btotal为当前已分配的比特数,再与传输速率Rb进行比较;如果Btotal=Rb,分配过程结束;否则:如果Btotal<Rb,转到步骤(6);如果Btotal>Rb,转到步骤(7);
(6)、找出I={i|b′i+d·Xa≤6·Xa,i=1,2…B},这个集合包含着所有能够继续增加d·Xa个比特的等效子载波,d为比特分配步长;计算集合I中每个等效子载波增加d·Xa个比特时,为达到目标误码率所需要增加的发送功率其中f(b)表示等效子载波传输速率为b比特/符号时,为达到目标误码率所需要的传输功率,即 取功率增量 最小的等效子载波i′,将第i′个等效子载波增加d·Xa个比特;增加之后比特数为b′i=b′i′+d·Xa,传输比特数目为bi′的第i′个等效子载波发送总功率更新为 p′i′表示更新前第i′个等效子载波的发送功率, 为达到目标误码率第i′个等效子载波所需要增加的发送功率;返回步骤(5);
(7)、找出I={i|b′i-d·Xa≥0,i=1,2…B},这个集合包含所有能够继续减少d·Xa个比特的等效子载波;计算集合I中每个子载波减少d·Xa个比特时,为达到目标误码率所需要减少的发送功率取功率减少量 最大的子载波i′,将第i′个子载波减少d·Xa个比特,减小之后比特数为b′i=bi′′-d·Xa,传输比特数目为bi′的第i′个等效子载波发送总功率更新为为达到目标误码率第i′个等效子载波所需要减少的发送功率;返回步骤(5)。
2.根据权利要求1所述的一种NOMA的自适应比特功率分配方法,其特征在于,等效子载波数:每个用户所占用的等效子载波数由该用户的速率决定,每个用户所占用的等效子载波数是1个或者N个,由用户传输速率、采用的调制方式及每个等效子载波的子载波数计算;每个IFFT/FFT周期为Ts,假设调制级数为M,每个等效子载波有子载波Xa个,某个用户要求传输速率为Rk,这个传输速率为Rk的用户应占用N个等效子载波,满足
3.根据权利要求1所述的一种NOMA的自适应比特功率分配方法,其特征在于,按子载波增益排序后连续划分分块方式:所有子载波的信道增益集合表示为{hj,j=1,
2…B·Xa},Xa表示每个等效子载波所包含的子载波数,B·Xa表示子载波的总个数,hj为第j个子载波的信道增益;然后根据子载波信道增益的大小进行降序或者升序排序,排序后载波的信道增益集合表示为{hj′,j=1,2…B·Xa},hj′为排序后第j个子载波的信道增益,该集合满足下列关系:|h'1|≤|h'2|≤…|h'B·Xa|≤|h'B·Xa|或h'1|≥|h'2|≥…|h'B·Xa-1|≥|h'B·Xa|;将排序后相邻的子载波连续划分成B块,每块成为一个新的等效子载波,每个等效子载波中包含的子载波数目相同。
4.根据权利要求1所述的一种NOMA的自适应比特功率分配方法,其特征在于,所述的单用户等效子载波信道增益:在对所有子载波进行按信道增益大小排序再连续划分分块之后,需要计算单用户各个分块上的等效子载波增益,利用算术平均值增益方式其中,yi是第k个用户在第i个等效子载波上信道增益的值,h′x+(i-1)·Xa表示排序后第i个等效子载波上第x个子载波的信道增益,i=1,2…B,x=1,2…Xa,Xa表示的是每个等效子载波所包含的子载波数。
5.根据权利要求1所述的一种NOMA的自适应比特功率分配方法,其特征在于,所述的greedy算法:指每次只将一个比特分配到需要最少额定功率的子载波,当所有的比特分配完时,整个比特分配便结束;其中有两种分配方式:按比特增加分配方式和按比特减少分配方式;按比特增加分配方式:先初始化所有的子载波分配比特数为0,然后为子载波进行分配;其中,每次分配选择的子载波要使NOMA系统总功率增量最小,直到再给系统分配一个比特,系统的总功率将超过最大功率限制,从而分配过程结束;而按比特减少分配方式是指:先初始化所有子载波的比特数为最大比特数,然后为子载波减少比特数;每次减少一个比特时,选择让总功率减少量最大的子载波上,当再减少一个比特后,NOMA系统总功率将小于最大功率限制则结束分配过程;
在系统目标误码率BERtarget满足预设要求且比特传输速率Rb比特/符号固定的条件下,使得发送功率最小;从比特步长分配,以及比特数目、功率的初始化分配两个方面对greedy算法加以改进;选取系统调制方式为{0,BPSK,QAM,16QAM,64QAM,128QAM},其中0表示不发送信号,每个子载波最大的比特数目为6;比特分配步长用d表示,分为1和2两种情况。