CN109600858A - 一种非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，根据基站下行总功率的下降或者在线用户最低数据传输速率的提高和单个子载波所有在线用户的最低数据传输速率是否满足R1≥R2≥…≥RM条件联合判断标准来决定NOMA系统是否激活低复杂度的用户调度机制，其中，NOMA系统中M个在线用户按其信道增益升序排列，即h1≤h2≤…≤hM；根据基站下行总功率Pmax值位于区间集合的位置确定用户调度方案；按照用户调度方案更新NOMA机制中单个子载波的多用户集合。本发明在有效保证NOMA机制下在线用户最小数据传输速率需求和最大在线用户数量的前提下可以获得较大的系统吞吐量，能够解决在基于NOMA机制的单子载波大量用户共存场景中的用户调度复杂性过高的问题，提高用户调度的时效性。

Description

一种非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法。
背景技术
在下一代移动通信关键技术研究中，如何提高网络的频谱利用率是无线通信研究的重点内容之一。在正交频分多址接入(OFDMA，Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access)技术中，同一时刻不同用户占用互不重叠的子载波，从而在理想情况下避免了系统内部的同频干扰。但是却导致频谱利用率的有限性，不利于第五代移动通信系统中超大规模终端设备的接入场景。NOMA可以通过串行干扰消除(SIC，SuccessiveInterferenceCancellation)技术在同一时刻分配不同用户在相同的子载波上进行数据传输，从而满足在总可用频谱宽度不变的前提下极大地增加网络终端设备数量和提高网络的吞吐量。但是，在非正交多址接入技术应用的场景下，单个子载波上用户数的增加会导致用户调度方法计算复杂度的激增，从而影响了多用户调度算法的时效性。因此，在下一代移动通信网络中，基于NOMA机制的低复杂度的用户调度是一个必须解决的关键问题。
现有的基于非正交多址接入技术的用户调度方法主要针对数量少的用户进行调度，并没有考虑方法的计算复杂度，因此不适用于大量用户共存在同一NOMA子载波的场景。因此，需要一种新的基于非正交多址接入技术的低复杂度的用户调度方法以适用于以大量用户共存于同一NOMA子载波的场景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，能够解决在基于NOMA机制的单子载波大量用户共存场景中的用户调度复杂性过高的问题，从而提高用户调度的时效性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，包括如下步骤：
(1)根据基站下行总功率的下降或者在线用户最低数据传输速率的提高和单个子载波所有在线用户的最低数据传输速率是否满足R1≥R2≥…≥RM条件联合判断标准来决定NOMA系统是否激活低复杂度的用户调度机制，其中，NOMA系统中M个在线用户按其信道增益升序排列，即h1≤h2≤…≤hM；
(2)根据基站下行总功率Pmax值位于区间集合的位置确定用户调度方案；
(3)按照用户调度方案更新NOMA机制中单个子载波的多用户集合。
优选的，步骤(1)中，低复杂度的用户调度机制是以联合判断标准激活的。
优选的，第一个联合判断标准为基站下行总功率的下降或者在线用户最低数据传输速率的提高，以使得基站下行总功率可以满足每个在线用户的最低数据传输速率。
优选的，第二个联合判断标准为单个子载波所有按信道增益升序排列的在线用户的最低数据传输速率是否满足R1≥R2≥…≥RM条件，Ri为第i个用户的最小数据传输速率。
优选的，步骤(2)中，根据基站下行总功率Pmax与区间集合的比较确定卸载用户集合其中 |hi|2为该用户的信道增益，σ2为噪声参数。
本发明的有益效果为：本发明提供一种适用于非正交多址接入技术的低复杂度用户调度方法，解决了由于NOMA系统中单子载波大量共存用户而造成的多用户调度复杂度激增的问题。该方法在保证单个子载波上在线用户最小数据传输速率以及在线用户数量最多的基础上最大NOMA系统吞吐量，并在一定条件下实现一种低复杂度的用户调度方法，从而达到提高当大量用户共存于单个NOMA子载波上时用户调度方法时效性的目的。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种应用于非正交多址接入机制的低复杂度的用户调度方法，包括如下步骤：
(1)根据基站下行总功率的下降或者在线用户最低数据传输速率的提高和单个子载波所有M个在线用户(按其信道增益升序排列，即h1≤h2≤…≤hM)的最低数据传输速率是否满足R1≥R2≥…≥RM条件联合判断标准来决定NOMA系统是否激活低复杂度的用户调度机制；
(2)根据基站下行总功率Pmax值位于区间集合的位置确定用户调度方案；
(3)按照用户调度方案更新NOMA机制中单个子载波的多用户集合。
设在非正交多址接入机制中单个子载波上共有M个用户，将这些用户按照其各自信道增益的升序排列，且不失一般性有|h1|2≤…≤|hM|2。每个用户都有其各自的最小数据传输速率需求因此基站在分配下行数据传输功率时必须满足每个在线用户的最小数据传输速率。同时，假设基站的下行总功率为Pmax用于下行功率分配。
根据非正交多址接入机制已知，为了获取NOMA系统吞吐量最大化，当Pmax足够大，即时，基站仅满足在线用户{1，...，M-1}的最小数据传输速率，而将剩余的功率分配给拥有最大信道增益的在线用户以获取系统吞吐量最大。
根据基站下行总功率Pmax的下降或者在线用户最低数据传输速率的提高和单个子载波所有按其信道增益升序排列在线用户的最低数据传输速率是否满足R1≥R2≥…≥RM条件联合标准来判断NOMA系统是否激活低复杂度的用户调度机制，若基站仍可以满足当前所有在线用户的最小数据传输速率或者单个子载波所有按其信道增益升序排列在线用户的最低数据传输速率不满足R1≥R2≥…≥RM条件时所提的低复杂度用户调度方案不可以执行，否则激活低复杂度的用户调度机制。
由于R1≥R2≥…≥RM，所以根据NOMA组成原则，所有可用于调度的用户集合可按照包含用户数量的不同根据信道增益升序的次序依次递增共分为M个，即同时，根据每种用户调度组合计算基站满足其剩余在线用户最低数据传输速率需求的最低总功率值然后根据基站下行总功率Pmax与M个功率区间集合的比较确定用户调度集合。例如：当时，调度用户集合为
最后，将需要调度的用户集合从NOMA系统的在线用户集中删除，并进行在线用户集合更新。
本发明所述方法仅需要计算M个功率区间集合并且通过与基站下行总功率Pmax的值域匹配即可实现用户调度集合的确定，是一种适用于NOMA系统的低复杂度的用户调度方案。
本发明提供了一种应用于非正交多址接入技术的一种低复杂度的用户调度方法。该调度方法在确保NOMA系统中每个在线用户的数据传输速率需求和以在线用户数量最大化为前提的基础上获得最大化的NOMA系统吞吐量。同时，仅需要计算M个功率区间集合并且通过与基站下行总功率Pmax的值域匹配即可实现用户调度集合的确定，是一种低复杂度的用户调度方案，以提高当大量用户共存于单个NOMA子载波上时用户调度方法的时效性，以适应NOMA系统中大量终端用户共存在同一个子载波上的场景。

Claims (5)

1.一种非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据基站下行总功率的下降或者在线用户最低数据传输速率的提高和单个子载波所有在线用户的最低数据传输速率是否满足R1≥R2≥…≥RM条件联合判断标准来决定NOMA系统是否激活低复杂度的用户调度机制，其中，NOMA系统中M个在线用户按其信道增益升序排列，即h1≤h2≤…≤hM；
(2)根据基站下行总功率Pmax值位于区间集合的位置确定用户调度方案；
(3)按照用户调度方案更新NOMA机制中单个子载波的多用户集合。
2.如权利要求1所述的非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，其特征在于，步骤(1)中，低复杂度的用户调度机制是以联合判断标准激活的。
3.如权利要求2所述的非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，其特征在于，第一个联合判断标准为基站下行总功率的下降或者在线用户最低数据传输速率的提高，以使得基站下行总功率可以满足每个在线用户的最低数据传输速率。
4.如权利要求2所述的非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，其特征在于，第二个联合判断标准为单个子载波所有按信道增益升序排列的在线用户的最低数据传输速率是否满足R1≥R2≥…≥RM条件。
5.如权利要求1所述的非正交多址接入机制下的低复杂度用户调度方法，其特征在于，步骤(2)中，根据基站下行总功率Pmax与区间集合的比较确定卸载用户集合其中
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