一種非正交多址接入系統(tǒng)下行鏈路的用戶選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及5G移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域中的非正交多址接入技術(shù)，具體涉及一種非正 交多址接入系統(tǒng)下行鏈路的用戶選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過去20年中，隨著移動(dòng)通信技術(shù)飛速發(fā)展，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)，第四代移動(dòng)通 信技術(shù)（4G)以0FDMA技術(shù)為基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率達(dá)到每秒百兆甚至千兆比特，能夠 在較大程度上滿足今后一段時(shí)期內(nèi)寬帶移動(dòng)通信應(yīng)用需求。然而，頂T-2020(5G)推進(jìn)組 《5G愿景與需求白皮書》中提出，5G定位于頻譜效率更高、速率更快、容量更大的無線網(wǎng)絡(luò)， 其中頻譜效率相比4G需要提升5?15倍。因此面向5G頻譜效率提升5?15倍的需求， 業(yè)內(nèi)提出采用新型多址接入復(fù)用方式，即非正交多址接入（N0MA)。
[0003] 在正交多址技術(shù)中，只能為一個(gè)用戶分配單一的無線資源，例如按頻率分割或按 時(shí)間分割，而N0MA方式可將一個(gè)資源分配給多個(gè)用戶。N0MA的本質(zhì)其實(shí)是人為引入可控 制的干擾，再通過接收機(jī)來做消除。目前，N0MA與波束成形結(jié)合（N0MA-BF)的技術(shù)已得到 研究，而且較之于傳統(tǒng)的波束成形系統(tǒng)（TDMA-BF)，系統(tǒng)吞吐量達(dá)到一定程度的提高，但是 N0MA-BF系統(tǒng)中匹配用戶的吞吐量呈下降趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種非正交多址接入系統(tǒng)下 行鏈路的用戶選擇方法。該選擇方法可以使得匹配用戶的吞吐量得以提高并保持穩(wěn)定的吞 吐量，且總體系統(tǒng)吞吐量較現(xiàn)有技術(shù)有所提高。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0006] 1)小區(qū)內(nèi)K個(gè)單天線用戶通過基站廣播的導(dǎo)頻信號(hào)獲取自身的信道狀態(tài)信息，并 將信道狀態(tài)信息反饋給基站，所述基站部署N個(gè)天線，N>1，K> 2N;
[0007] 2)基站根據(jù)所述信道狀態(tài)信息從所述K個(gè)單天線用戶中挑選出N個(gè)信道半正交的 用戶，并根據(jù)所述N個(gè)信道半正交的用戶的信道方向信息生成N個(gè)迫零波束權(quán)矢量；
[0008] 3)基站根據(jù)所述信道狀態(tài)信息從小區(qū)剩余的K-N個(gè)單天線用戶中為所述N個(gè)信道 半正交的用戶各自匹配一個(gè)非正交用戶，并令每個(gè)迫零波束權(quán)矢量同時(shí)傳輸兩個(gè)相匹配的 非正交用戶，則N個(gè)迫零波束權(quán)矢量同時(shí)傳輸2N個(gè)用戶；
[0009] 4)基站在系統(tǒng)和容量最大的目標(biāo)下對(duì)所述2N個(gè)用戶進(jìn)行發(fā)射功率的分配。
[0010] 對(duì)于用戶yu，0，k= 1，2,3. ..，N，0表示所述N個(gè)信道半正交的用戶的集 合，通過求解以下優(yōu)化問題得到用戶ytl的匹配用戶yk，2:
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非正交多址接入系統(tǒng)下行鏈路的用戶選擇方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 小區(qū)內(nèi)K個(gè)單天線用戶通過基站廣播的導(dǎo)頻信號(hào)獲取自身的信道狀態(tài)信息，并將信 道狀態(tài)信息反饋給基站，所述基站部署N個(gè)天線，N>1，K彡2N ; 2) 基站根據(jù)所述信道狀態(tài)信息從所述K個(gè)單天線用戶中挑選出N個(gè)信道半正交的用 戶，并根據(jù)所述N個(gè)信道半正交的用戶的信道方向信息生成N個(gè)迫零波束權(quán)矢量； 3) 基站根據(jù)所述信道狀態(tài)信息從小區(qū)剩余的K-N個(gè)單天線用戶中為所述N個(gè)信道半正 交的用戶各自匹配一個(gè)非正交用戶，并令每個(gè)迫零波束權(quán)矢量同時(shí)傳輸兩個(gè)相匹配的非正 交用戶，則N個(gè)迫零波束權(quán)矢量同時(shí)傳輸2N個(gè)用戶； 4) 基站在系統(tǒng)和容量最大的目標(biāo)下對(duì)所述2N個(gè)用戶進(jìn)行發(fā)射功率的分配。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種非正交多址接入系統(tǒng)下行鏈路的用戶選擇方法，其特征在 于： 對(duì)于用戶yk，〇，k= 1，2, 3...，N，O表示所述N個(gè)信道半正交的用戶的集合，通 過求解以下優(yōu)化問題得到用戶,的匹配用戶y t
其中，wk表示第k個(gè)迫零波束權(quán)矢量，^表示用戶j的信道增益，U表示小區(qū)剩余的K-N 個(gè)單天線用戶的集合，U, k = 1，2, 3...，N。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種非正交多址接入系統(tǒng)下行鏈路的用戶選擇方法，其特征在 于：所述步驟4)具體包括以下步驟：
，wk表示第k個(gè)迫零波束 權(quán)矢量，p為傳輸信噪比，P = f P為波束的發(fā)射功率，為引入的加性高斯白噪聲的功 率，hk，2表不用戶y k，2的彳目道增k，i表不用戶y k，i的彳目道增? ;y k，iE 〇, k = 1，2, 3. · ·，Ν， 0表示所述N個(gè)信道半正交的用戶的集合，yk，2 e U，k = 1，2, 3...，N，U表示小區(qū)剩余的K-N 個(gè)單天線用戶的集合； 當(dāng)a彡b時(shí)，則功率分配的優(yōu)化目標(biāo)為：
a k表示功率分配系數(shù)，k = 1，2, 3. . .，N，R _k為第k個(gè)迫零波束權(quán)矢量所對(duì)應(yīng)兩個(gè)非 正交用戶的和容量，通過優(yōu)化解得ak的最優(yōu)解α %
當(dāng)a>b時(shí)，則功率分配的優(yōu)化目標(biāo)為：
通過優(yōu)化解得a k的最優(yōu)解α %
則用戶ytl分配的發(fā)射功率為α ?，用戶yk，2分配的發(fā)射功率為（1-α，Ρ。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非正交多址接入系統(tǒng)下行鏈路的用戶選擇方法：基站端部署N個(gè)天線，小區(qū)內(nèi)分布K個(gè)單天線用戶，接收端所有用戶通過發(fā)射端廣播的導(dǎo)頻信號(hào)獲取其信道狀態(tài)信息，并將其反饋給發(fā)射端。發(fā)射端根據(jù)用戶反饋的信道狀態(tài)信息，從中挑選出N個(gè)信道半正交的用戶，發(fā)射端根據(jù)用戶反饋的信道狀態(tài)信息，為被選中的N個(gè)信道半正交用戶各自匹配一個(gè)用戶，使得每個(gè)波束權(quán)矢量同時(shí)傳輸兩個(gè)用戶。最后發(fā)射端對(duì)2N個(gè)用戶進(jìn)行發(fā)射功率的分配。本發(fā)明使系統(tǒng)的總體吞吐量以及匹配用戶的吞吐量都有所提高，并且可以使得匹配用戶保持有穩(wěn)定的吞吐量，較之于現(xiàn)有的算法有顯著的優(yōu)勢。
【IPC分類】H04W72-04, H04L5-00
【公開號(hào)】CN104539411
【申請?zhí)枴緾N201410842411
【發(fā)明人】張超, 劉世梅
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月30日