一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及5G移动通信技术领域中的非正交多址接入技术，具体涉及一种非正 交多址接入系统下行链路的用户选择方法。
【背景技术】
[0002] 在过去20年中，随着移动通信技术飞速发展，技术标准不断演进，第四代移动通 信技术（4G)以0FDMA技术为基础，其数据业务传输速率达到每秒百兆甚至千兆比特，能够 在较大程度上满足今后一段时期内宽带移动通信应用需求。然而，頂T-2020(5G)推进组 《5G愿景与需求白皮书》中提出，5G定位于频谱效率更高、速率更快、容量更大的无线网络， 其中频谱效率相比4G需要提升5?15倍。因此面向5G频谱效率提升5?15倍的需求， 业内提出采用新型多址接入复用方式，即非正交多址接入（N0MA)。
[0003] 在正交多址技术中，只能为一个用户分配单一的无线资源，例如按频率分割或按 时间分割，而N0MA方式可将一个资源分配给多个用户。N0MA的本质其实是人为引入可控 制的干扰，再通过接收机来做消除。目前，N0MA与波束成形结合（N0MA-BF)的技术已得到 研究，而且较之于传统的波束成形系统（TDMA-BF)，系统吞吐量达到一定程度的提高，但是 N0MA-BF系统中匹配用户的吞吐量呈下降趋势。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供一种非正交多址接入系统下 行链路的用户选择方法。该选择方法可以使得匹配用户的吞吐量得以提高并保持稳定的吞 吐量，且总体系统吞吐量较现有技术有所提高。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0006] 1)小区内K个单天线用户通过基站广播的导频信号获取自身的信道状态信息，并 将信道状态信息反馈给基站，所述基站部署N个天线，N>1，K> 2N;
[0007] 2)基站根据所述信道状态信息从所述K个单天线用户中挑选出N个信道半正交的 用户，并根据所述N个信道半正交的用户的信道方向信息生成N个迫零波束权矢量；
[0008] 3)基站根据所述信道状态信息从小区剩余的K-N个单天线用户中为所述N个信道 半正交的用户各自匹配一个非正交用户，并令每个迫零波束权矢量同时传输两个相匹配的 非正交用户，则N个迫零波束权矢量同时传输2N个用户；
[0009] 4)基站在系统和容量最大的目标下对所述2N个用户进行发射功率的分配。
[0010] 对于用户yu，0，k= 1，2,3. ..，N，0表示所述N个信道半正交的用户的集 合，通过求解以下优化问题得到用户ytl的匹配用户yk，2:
[0011]
【主权项】
1. 一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法，其特征在于：包括以下步骤： 1) 小区内K个单天线用户通过基站广播的导频信号获取自身的信道状态信息，并将信 道状态信息反馈给基站，所述基站部署N个天线，N>1，K彡2N ; 2) 基站根据所述信道状态信息从所述K个单天线用户中挑选出N个信道半正交的用 户，并根据所述N个信道半正交的用户的信道方向信息生成N个迫零波束权矢量； 3) 基站根据所述信道状态信息从小区剩余的K-N个单天线用户中为所述N个信道半正 交的用户各自匹配一个非正交用户，并令每个迫零波束权矢量同时传输两个相匹配的非正 交用户，则N个迫零波束权矢量同时传输2N个用户； 4) 基站在系统和容量最大的目标下对所述2N个用户进行发射功率的分配。
2. 根据权利要求1所述一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法，其特征在 于： 对于用户yk，〇，k= 1，2, 3...，N，O表示所述N个信道半正交的用户的集合，通 过求解以下优化问题得到用户,的匹配用户y t
其中，wk表示第k个迫零波束权矢量，^表示用户j的信道增益，U表示小区剩余的K-N 个单天线用户的集合，U, k = 1，2, 3...，N。
3. 根据权利要求1所述一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法，其特征在 于：所述步骤4)具体包括以下步骤：
，wk表示第k个迫零波束 权矢量，p为传输信噪比，P = f P为波束的发射功率，为引入的加性高斯白噪声的功 率，hk，2表不用户y k，2的彳目道增k，i表不用户y k，i的彳目道增? ;y k，iE 〇, k = 1，2, 3. · ·，Ν， 0表示所述N个信道半正交的用户的集合，yk，2 e U，k = 1，2, 3...，N，U表示小区剩余的K-N 个单天线用户的集合； 当a彡b时，则功率分配的优化目标为：
a k表示功率分配系数，k = 1，2, 3. . .，N，R _k为第k个迫零波束权矢量所对应两个非 正交用户的和容量，通过优化解得ak的最优解α %
当a>b时，则功率分配的优化目标为：
通过优化解得a k的最优解α %
则用户ytl分配的发射功率为α ?，用户yk，2分配的发射功率为（1-α，Ρ。
【专利摘要】本发明公开了一种非正交多址接入系统下行链路的用户选择方法：基站端部署N个天线，小区内分布K个单天线用户，接收端所有用户通过发射端广播的导频信号获取其信道状态信息，并将其反馈给发射端。发射端根据用户反馈的信道状态信息，从中挑选出N个信道半正交的用户，发射端根据用户反馈的信道状态信息，为被选中的N个信道半正交用户各自匹配一个用户，使得每个波束权矢量同时传输两个用户。最后发射端对2N个用户进行发射功率的分配。本发明使系统的总体吞吐量以及匹配用户的吞吐量都有所提高，并且可以使得匹配用户保持有稳定的吞吐量，较之于现有的算法有显著的优势。
【IPC分类】H04W72-04, H04L5-00
【公开号】CN104539411
【申请号】CN201410842411
【发明人】张超, 刘世梅
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月30日