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专利号: 2020107446451
申请人: 南通职业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非正交多址接入功率分配方法,其特征在于,包括:

根据用户服务质量需求将待分配区域的用户划分为多个用户组;

根据基站的服务范围或用户接收能力确定各所述用户组的中继节点;所述中继节点为对应的用户组内的用户;

采用非正交多址接入技术,遵循非正交多址接入技术的解码规则,由从基站到各中继节点的信道参数、从基站到各中继节点的功率分配系数和基站发射的叠加信号计算前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比和第d组用户组的中继节点接收到的信噪比;

基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比或所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比,通过对用户组内用户的服务质量需求进行逆向分析,由香农定理计算各所述中继节点对应的功率分配系数的所属范围;

对所述用户组内的各用户接收到的信息进行信干噪比解码和信噪比解码,并由从中继节点到用户组内的各用户的信道参数、从中继节点到用户组内的各用户的功率分配系数和中继节点解码转发的非正交多址接入信号计算所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比;

基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比、所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比、所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比,由香农定理计算系统的遍历速率和;

基于所述遍历速率和,采用穷举法确定所述用户组内各用户对应的最优功率分配系数;所述中继节点对应的功率分配系数的所属范围和所述用户组内各用户对应的最优功率分配系数用于实现功率分配。

2.根据权利要求1所述的一种非正交多址接入功率分配方法,其特征在于,所述采用非正交多址接入技术,遵循非正交多址接入技术的解码规则,由从基站到各中继节点的信道参数、从基站到各中继节点的功率分配系数和基站发射的叠加信号计算前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比和第d组用户组的中继节点接收到的信噪比,具体包括:确定基站发射的叠加信号;所述叠加信号为 其中,a1为从基站到第

1组用户组的中继节点的功率分配系数,a2为从基站到第2组用户组的中继节点的功率分配系数,a1+a2=1,Pt为基站的发射功率,A为第1组用户组的发射信号,B为第2组用户组的发射信号;

基于所述叠加信号确定第m组用户组的中继节点的接收信号

其中, 为从基站到第m组用户组的中继节点的信道参数, 为第一层非正交多址接入传输过程中的加性高斯白噪声,m∈{1,2};

基于前d-1组用户组的中继节点的接收信号,采用非正交多址接入技术,遵循非正交多址接入技术的解码规则,计算前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比;其中,第m组用户组的中继节点接收到的信干噪比为其中,ρ为基站发射的信噪比, σ2为 的方差;

基于第d组用户组的中继节点的接收信号,采用非正交多址接入技术,遵循非正交多址接入技术的解码规则,计算第d组用户组的中继节点接收到的信噪比其中, 为从基站到第d组用户组的中继节点的信道参数。

3.根据权利要求1所述的一种非正交多址接入功率分配方法,其特征在于,所述基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比或所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比,通过对用户组内用户的服务质量需求进行逆向分析,由香农定理计算各所述中继节点对应的功率分配系数的所属范围,具体包括:基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比或所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比,由香农定理确定第一表达式和第二表达式;用户组的组号为m,m∈{1,

2};所述第一表达式为 所述第二表达式为 其中, 为

第1组用户组的中继节点接收到的信干噪比,R1为第1组用户组用户服务质量需求对应的速率, 为第2组用户组的中继节点接收到的信噪比,R2为第2组用户组用户服务质量需求对应的速率;

基于所述第一表达式和所述第二表达式计算第1组用户组的中继节点对应的功率分配系数的所属范围其中, 为从基站到第1组用户组的中继节点的信道参数, 为从基站到第2组用户组的中继节点的信道参数,ρ为基站发射的信噪比, σ2为 的方差, 为第一层非正交多址接入传输过程中的加性高斯白噪声;

基于所述第一表达式和所述第二表达式计算第2组用户组的中继节点对应的功率分配系数的所属范围

4.根据权利要求1所述的一种非正交多址接入功率分配方法,其特征在于,所述对所述用户组内的各用户接收到的信息进行信干噪比解码和信噪比解码,并由从中继节点到用户组内的各用户的信道参数、从中继节点到用户组内的各用户的功率分配系数和中继节点解码转发的非正交多址接入信号计算所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比,具体包括:对所述用户组内的用户按照信道质量进行排序,得到各所述用户组对应的序列表;其中,第m组用户组对应的序列表为 为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第1个用户的信道参数, 为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第n个用户的信道参数,n为第m组用户组内的用户总数;

确定第m组用户组的中继节点的发射信号;m为用户组的组号,m∈{1,2},其中,第1组用户组的中继节点的发射信号 第2组用户组的中继节点的发射信号b1为从第1组用户组的中继节点到第1组用户组内的第1个用户

的功率分配系数,b2为从第1组用户组的中继节点到第1组用户组内的第i个用户的功率分配系数,i为第1组用户组内的用户总数,x1为第1组用户组的内第1个用户对应的发射信号,xi为第1组用户组的内第i个用户对应发射信号, 为第1组用户组的传输功率, a1为从基站到第1组用户组的中继节点的功率分配系数,Pt为基站的发射功率;c1为从第2组用户组的中继节点到第2组用户组内的第1个用户的功率分配系数,bj为从第2组用户组的中继节点到第2组用户组内的第j个用户的功率分配系数,j为第2组用户组内的用户总数,z1为第2组用户组的内第1个用户对应发射信号,zj为第2组用户组的内第j个用户对应的发射信号, 为第2组用户组的传输功率, a2为从基站到第2组用户组的中继节点的功率分配系数;

基于所述第m组用户组的中继节点的发射信号确定第m组用户组内的第n个用户的接收信号其中, 为第m组用户组的中继节点的发射信号, 为第二层非正交多址接入传输过程中的加性高斯白噪声;

基于第m组用户组内的第n个用户的接收信号,对所述用户组内的各用户接收到的信息进行信干噪比解码和信噪比解码,计算所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比;

其中,第m组用户组内第v个用户接收到的信干噪比为

为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第v个用户的信道参数,bm为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第v个用户的功率分配系数,be为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第e个用户的功率分配系数,n为第m组用户组内的用户总数,ξm为第m组用户组的传输信噪比;

其中,第m组用户组内第n个用户接收到的信噪比为

bn为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第n个用户的功率分配系数。

5.根据权利要求1所述的一种非正交多址接入功率分配方法,其特征在于,所述基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比、所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比、所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比,由香农定理计算系统的遍历速率和,具体包括:基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比、所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比、所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比,由香农定理计算第m组用户组的遍历可达速率其中, 为第m组用户组内的第τ个用户的遍历可达速率,

为第m组用户组的中继节点接收到的信干噪比或

第m组用户组的中继节点接收到的信噪比, 为第m组用户组内第τ个用户接收到的信干噪比;

由所述遍历可达速率得到系统的遍历速率和

其中, 为第1组用户组的遍历可达速率, 为第2组用户组的遍历可达速率。

6.一种非正交多址接入功率分配系统,其特征在于,包括:

划分模块,用于根据用户服务质量需求将待分配区域的用户划分为多个用户组;

中继节点确定模块,用于根据基站的服务范围或用户接收能力确定各所述用户组的中继节点;所述中继节点为对应的用户组内的用户;

第一计算模块,用于采用非正交多址接入技术,遵循非正交多址接入技术的解码规则,由从基站到各中继节点的信道参数、从基站到各中继节点的功率分配系数和基站发射的叠加信号计算前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比和第d组用户组的中继节点接收到的信噪比;

第二计算模块,用于基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比或所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比,通过对用户组内用户的服务质量需求进行逆向分析,由香农定理计算各所述中继节点对应的功率分配系数的所属范围;

第三计算模块,用于对所述用户组内的各用户接收到的信息进行信干噪比解码和信噪比解码,并由从中继节点到用户组内的各用户的信道参数、从中继节点到用户组内的各用户的功率分配系数和中继节点解码转发的非正交多址接入信号计算所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比;

第四计算模块,用于基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比、所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比、所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比,由香农定理计算系统的遍历速率和;

第五计算模块,用于基于所述遍历速率和,采用穷举法确定所述用户组内各用户对应的最优功率分配系数;所述中继节点对应的功率分配系数的所属范围和所述用户组内各用户对应的最优功率分配系数用于实现功率分配。

7.根据权利要求6所述的一种非正交多址接入功率分配系统,其特征在于,所述第一计算模块,具体包括:基站发射信号确定单元,用于确定基站发射的叠加信号;所述叠加信号为其中,a1为从基站到第1组用户组的中继节点的功率分配系数,a2为从基站到第2组用户组的中继节点的功率分配系数,a1+a2=1,Pt为基站的发射功率,A为第1组用户组的发射信号,B为第2组用户组的发射信号;

中继节点接收信号确定单元,用于基于所述叠加信号确定第m组用户组的中继节点的接收信号其中, 为从基站到第m组用户组的中继节点的信道参数, 为第一层非正交多址接入传输过程中的加性高斯白噪声,m∈{1,2};

第一计算单元,用于基于前d-1组用户组的中继节点的接收信号,采用非正交多址接入技术,遵循非正交多址接入技术的解码规则,计算前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比;其中,第m组用户组的中继节点接收到的信干噪比为其中,ρ为基站发射的信噪比, σ2为 的方差;

第二计算单元,用于基于第d组用户组的中继节点的接收信号,采用非正交多址接入技术,遵循非正交多址接入技术的解码规则,计算第d组用户组的中继节点接收到的信噪比其中, 为从基站到第d组用户组的中继节点的信道参数。

8.根据权利要求6所述的一种非正交多址接入功率分配系统,其特征在于,所述第二计算模块,具体包括:表达式确定单元,用于基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比或所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比,由香农定理确定第一表达式和第二表达式;用户组的组号为m,m∈{1,2};所述第一表达式为 所述第二表达式为其中, 为第1组用户组的中继节点接收到的信干噪比,R1为第1组用户

组用户服务质量需求对应的速率, 为第2组用户组的中继节点接收到的信噪比,R2为第2组用户组用户服务质量需求对应的速率;

第三计算单元,用于基于所述第一表达式和所述第二表达式计算第1组用户组的中继节点对应的功率分配系数的所属范围其中, 为从基站到第1组用户组的中继节点的信道参数, 为从基站到第2组用户组的中继节点的信道参数,ρ为基站发射的信噪比, σ2为 的方差, 为第一层非正交多址接入传输过程中的加性高斯白噪声;

第四计算单元,用于基于所述第一表达式和所述第二表达式计算第2组用户组的中继节点对应的功率分配系数的所属范围

9.根据权利要求6所述的一种非正交多址接入功率分配系统,其特征在于,所述第三计算模块,具体包括:排序单元,用于对所述用户组内的用户按照信道质量进行排序,得到各所述用户组对应的序列表;其中,第m组用户组对应的序列表为 为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第1个用户的信道参数, 为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第n个用户的信道参数,n为第m组用户组内的用户总数;

中继节点发射信号确定单元,用于确定第m组用户组的中继节点的发射信号;m为用户组的组号,m∈{1,2},其中,第1组用户组的中继节点的发射信号第2组用户组的中继节点的发射信号 b1为从第1组用户组的中继

节点到第1组用户组内的第1个用户的功率分配系数,b2为从第1组用户组的中继节点到第1组用户组内的第i个用户的功率分配系数,i为第1组用户组内的用户总数,x1为第1组用户组的内第1个用户对应的发射信号,xi为第1组用户组的内第i个用户对应发射信号, 为第

1组用户组的传输功率, a1为从基站到第1组用户组的中继节点的功率分配系数,Pt为基站的发射功率;c1为从第2组用户组的中继节点到第2组用户组内的第1个用户的功率分配系数,bj为从第2组用户组的中继节点到第2组用户组内的第j个用户的功率分配系数,j为第2组用户组内的用户总数,z1为第2组用户组的内第1个用户对应发射信号,zj为第2组用户组的内第j个用户对应的发射信号, 为第2组用户组的传输功率, a2为从基站到第2组用户组的中继节点的功率分配系数;

用户接收信号确定单元,用于基于所述第m组用户组的中继节点的发射信号确定第m组用户组内的第n个用户的接收信号其中, 为第m组用户组的中继节点的发射信号, 为第二层非正交多址接入传输过程中的加性高斯白噪声;

第五计算单元,用于基于第m组用户组内的第n个用户的接收信号,对所述用户组内的各用户接收到的信息进行信干噪比解码和信噪比解码,计算所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比;

其中,第m组用户组内第v个用户接收到的信干噪比为

为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第v个用户的信道参数,bm为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第v个用户的功率分配系数,be为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第e个用户的功率分配系数,n为第m组用户组内的用户总数,ξm为第m组用户组的传输信噪比;

其中,第m组用户组内第n个用户接收到的信噪比为

bn为从第m组用户组的中继节点到第m组用户组内的第n个用户的功率分配系数。

10.根据权利要求6所述的一种非正交多址接入功率分配系统,其特征在于,所述第四计算模块,具体包括:第六计算单元,用于基于所述前d-1组用户组的中继节点接收到的信干噪比、所述第d组用户组的中继节点接收到的信噪比、所述用户组内前n-1个用户接收到的信干噪比和所述用户组内第n个用户接收到的信噪比,由香农定理计算第m组用户组的遍历可达速率其中, 为第m组用户组内的第τ个用户的遍历可达速率,为第m组用户组的中继节点接收到的信干噪比或

第m组用户组的中继节点接收到的信噪比, 为第m组用户组内第τ个用户接收到的信干噪比;

第七计算单元,用于由所述遍历可达速率得到系统的遍历速率和

其中, 为第1组用户组的遍历可达速率, 为第2组用户组的遍历可达速率。