下行NOMA系统中功率分配算法研究

作     者：蒋清丽 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田心记;李兴旺

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：非正交多址接入 串行干扰消除 能量效率 二分法 功率分配 最大公平 速率 

摘      要：功率域非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术是目前最重要的多址接入技术之一,可以满足无线通信系统的高频谱效率、高连接密度以及低时延等需求,因此,NOMA技术在工业界和学术界引起了广泛的关注。NOMA技术将功率域中多个用户的信号叠加在相同的时频资源上,在接收端应用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术消减用户间的干扰并检测期望接收的信号。NOMA系统中的功率分配影响着公平性、能量效率(Energy Efficiency,EE)以及系统容量等性能。因此,功率分配是学者们研究的重点之一。本文主要研究单小区及多小区下行NOMA系统中的功率分配方案,并相应提出了几种功率分配算法,对现有的功率分配方案进行了一定的改进。本文的主要工作如下:(1)对于单小区多簇且每个簇包含任意用户的下行NOMA系统,提出了一种最大化系统EE的功率分配方案。首先推导了满足所有用户SIC需求的情况下,单个用户及单个簇所需的最低功率,建立最大化系统EE的用户间功率分配优化问题,然后采用二分法求解最大化单个簇内EE的功率分配优化问题,基于该结论将最大化系统EE的用户间功率分配优化问题转换为簇间功率分配优化问题,最后给出了一种迭代的簇间功率分配方案,并根据簇间功率分配的结果为单个用户分配功率。仿真结果显示,所提方案的系统EE高于相同场景中的已有方案。(2)对于多小区多簇且每个簇包含任意用户的下行NOMA系统,提出了一种最大公平的功率分配方案。首先构建了最大公平的功率分配优化问题,然后推导了单簇内以最大公平为准则分配功率时,该簇内每个用户的速率与每个簇的总功率之间的关系,并基于该结论,将优化问题中用户间的功率分配转化为簇间功率分配,最后给出了一种基于迭代的簇间功率分配算法,为每个簇平均分配功率并计算单簇内最大公平准则下用户的速率,通过多次调整最大速率所在小区的簇的功率以及最小速率所在小区的簇的功率得到该系统中最大公平的功率分配。仿真结果显示,所提方案的公平性优于相同场景中已有的功率分配方案。图17幅,参考文献87篇。