CN111510988B - 一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法 - Google Patents

一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法 Download PDF

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CN111510988B CN202010181541.4A CN202010181541A CN111510988B CN 111510988 B CN111510988 B CN 111510988B CN 202010181541 A CN202010181541 A CN 202010181541A CN 111510988 B CN111510988 B CN 111510988B
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Abstract

本发明公开了一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法。包括：根据不同的服务质量需求对用户来进行排序，将用户分为高优先级源‑目的对集群、低优先级源‑目的对集群；根据不同的用户选择策略分别选取高优先级用户对、低优先级用户对；根据所选择的用户对进行数据传输，分别对高优先级用户对、低优先级用户对进行中断概率分析。利用本发明，在非正交多址接入系统中，提供多用户场景下的用户选择方法，降低中断概率。

Description

一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法
技术领域
本发明涉及无线移动通信技术领域，具体涉及一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法。
背景技术
随着无线通信的发展，频谱资源匮乏的问题愈发严重，非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术采用功率域复用的方式，使得多个用户可以共享频谱资源，从而极大提高了频谱效率。另一方面，面对5G大规模连接的需求，中继共享(Relay Sharing,RS)技术因其能为更多的用户提供连接并减少网络部署成本而受到关注。最近，将其与NOMA技术的结合被越来越多的学者所关注，因为这样可以进一步提高频谱效率，改善网络性能。
目前对于采用中继共享的NOMA网络的研究，仅仅分析了单用户对场景下的性能，却没有考虑更为普遍的多用户场景，实际上多用户场景下的用户选择更加符合实际需求且可以进一步提高系统性能。
现有研究较少涉及中继共享网络下的用户选择问题，大多是讨论单用户网络下中继共享对于系统性带来的影响。而将其扩展至多用户场景，常见的max-min用户选择方案存在明显的性能损失。
发明内容
本发明一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，以克服当前实际应用中的不足，降低通信系统的中断概率。
一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，该方法包括：
步骤一，根据不同的服务质量需求对用户来进行排序，将用户分为高优先级源-目的对集群、低优先级源-目的对集群；
步骤二，高优先级用户的选择策略为：保证用户处QoS被满足的条件下提高中继处的抗干扰性能，可以得到高优先级用户集群的源端高优先级用户集合SH、目的端高优先级用户集合DH的一个用户对集合S1：
Figure GDA0003331998630000011
其中，m表示高优先级源-目的对集群中被调度来传递消息的第m个用户对，
Figure GDA0003331998630000012
表示中继到配对用户
Figure GDA0003331998630000013
之间的信道系数，ρ表示传输信噪比，
Figure GDA0003331998630000014
表示解码高优先级用户的目标信噪比，RH为解码高优先级用户的目标数据速率；
在集合S1中选择可以尽可能提高中继处抗干扰能力的用户，用m*表示所选用户对的标识：
Figure GDA0003331998630000015
其中，
Figure GDA0003331998630000016
表示用户
Figure GDA0003331998630000017
到中继的信道系数，
Figure GDA0003331998630000018
为被调度的高优先级源端用户；
低优先级用户的选择策略为：保证中继处成功解码的条件下，尽可能提高其数据速率，从而可以得到一个关于低优先级用户的用户对集合S2，集合中所有的低优先级源端用户
Figure GDA0003331998630000019
均可以保证中继处两个用户信号的成功解码：
Figure GDA0003331998630000021
其中，n表示低优先级源-目的对集群中被调度来传递消息的第n个用户对，
Figure GDA0003331998630000022
表示用户
Figure GDA0003331998630000023
到中继的信道系数，
Figure GDA0003331998630000024
为被调度的低优先级源端用户，
Figure GDA0003331998630000025
表示解码低优先级用户的目标信噪比，RL为解码低优先级用户的目标数据速率，αH和αL分别是中继处重新对两用户信号分配的功率；
在集合S2中，只有到中继的信道增益最强的目的端用户
Figure GDA0003331998630000026
会被调度来进行NOMA传输，从而可以最大化低优先级用户的数据速率，所选择的用户对
Figure GDA0003331998630000027
满足：
Figure GDA0003331998630000028
其中，
Figure GDA0003331998630000029
表示中继到配对用户
Figure GDA00033319986300000210
之间的信道系数；
步骤三，根据所选择的用户对
Figure GDA00033319986300000211
进行数据传输，分别对高优先级用户对、低优先级用户对进行中断概率分析。
中继共享网络的数据传输过程分为第一阶段和第二阶段，在第一阶段，被调度的用户将消息传输至中继，在第二阶段，中继解码源端用户信号并将叠加编码信号发送至配对目的节点，其中，第二阶段分配给选择的目的端用户
Figure GDA00033319986300000212
的功率分配因子αL为：
Figure GDA00033319986300000213
当集合S2的大小|S2|＝0时，高优先级用户将采用OMA方式进行单独传输，此时低优先级用户将不会被接入到频谱之中；否则，采用NOMA方式进行数据传输。
低优先级用户的中断概率可以被表示为：
Figure GDA00033319986300000214
其中，E1表示用户
Figure GDA00033319986300000215
无法成功解码
Figure GDA00033319986300000216
事件；E2表示信号
Figure GDA00033319986300000217
在
Figure GDA00033319986300000218
处被成功解码的情况下中继没能成功解码
Figure GDA00033319986300000219
或
Figure GDA00033319986300000220
事件；E3表示
Figure GDA00033319986300000221
和中继R都成功解码的情况下，用户
Figure GDA00033319986300000222
没能成功解码出
Figure GDA00033319986300000223
事件。
本发明的有益效果在于：
本发明采用基于子集的用户选择策略，提供了基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，保证高优先级用户服务质量的条件下提高了中继处抗干扰性能；保证中继处成功解码的条件下，尽可能提高低优先级用户的数据速率；同时相比于传统的用户选择方法，本发明的用户选择方法中断概率更低。
附图说明
图1为本发明系统模型图。
图2为两组不同服务优先级用户仿真中断概率与理论中断概率关系图。
图3为四种用户选择方法下中断概率比较图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法。图1为本发明系统模型。下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法包括：
步骤一，根据不同的服务质量需求对用户来进行排序，将用户分为高优先级源-目的对集群、低优先级源-目的对集群。
首先，对本发明的系统模型进行说明。如图1所示，本发明考虑了具有两组源-目的对集群的非正交多址协作中继网络，其中两组用户集群分别具有M个和N个源-目的对，假设在每个用户集群中的用户都紧密地聚集在一起，所以在一个集群中的各个用户到中继的信道都是独立同分布的。因为物理障碍或者恶劣的信道条件的影响，源端到目的节点没有直传链路，配对的用户需要通过一个公共的半双工中继来进行信息的转发。本发明中中继装配有两个方向性的接收天线和一个发射天线，并且采用解码转发(DF)技术接收来自不同方向的用户数据，并分别对每个用户数据进行解码。和之前的协作NOMA中用户都是根据到中继的信道质量的差异来进行排序不同，我们假设用户是根据不同的服务质量(Quality ofService,QoS)需求来进行排序。图1中包括源端高优先级用户集合SH、目的端高优先级用户集合DH、源端低优先级用户集合SL、目的端低优先级用户集合DL。
整个传输过程通过中继R可以分为两个阶段。其中第一阶段和第二阶段的传输分别类似于上行和下行NOMA。
假设对于高优先级源-目的对集群，第m个用户对被调度来传递它的消息
Figure GDA0003331998630000031
对于低优先级源-目的对集群，第n个用户对被调度来传递它的消息
Figure GDA0003331998630000032
在第一个阶段，类似于上行NOMA，被调度的高优先级源端用户
Figure GDA0003331998630000033
和低优先级源端用户
Figure GDA0003331998630000034
分别以功率θHPS和θLPS传输对应的消息
Figure GDA0003331998630000035
和
Figure GDA0003331998630000036
其中PS是总传输功率，θH和θL表示两组用户的固定功率分配系数，并且满足θH>θL且θH+θL＝1。假设SH和SL之间存在某种合作关系，在此基础上进行功率分配，以满足总传输功率需求。同时，我们假设两个配对用户之间存在完美的时间同步，因此他们的符号可以同时到达中继R。和上行NOMA类似，R首先将低优先级的用户符号
Figure GDA0003331998630000037
看作噪声来解码高优先级的符号
Figure GDA0003331998630000038
然后中继R执行SIC来获得符号
Figure GDA0003331998630000039
于是，中继处解码
Figure GDA00033319986300000310
的信干噪比为：
Figure GDA00033319986300000311
其中ρ＝Ps/σ2，表示传输信噪比，
Figure GDA00033319986300000312
和
Figure GDA00033319986300000313
分别表示用户
Figure GDA00033319986300000314
和
Figure GDA00033319986300000315
到中继的信道系数。当中继解码出
Figure GDA00033319986300000316
并利用SIC去除掉
Figure GDA00033319986300000317
信号后，中继会再解码低优先级用户的信号
Figure GDA00033319986300000318
其解码信噪可以表示为：
Figure GDA00033319986300000319
在第二个传输阶段，该阶段类似于下行NOMA。假设中继R能够成解码两个用户的信号，随后发送叠加编码信号
Figure GDA00033319986300000320
到两个配对的目的节点
Figure GDA00033319986300000321
(高优先级目的节点)和
Figure GDA00033319986300000322
(低优先级目的节点)，其中
Figure GDA00033319986300000323
和
Figure GDA00033319986300000324
是在R处重新生成的数据符号。Pr是R处的总传输功率，αH和αL分别是R处重新对两用户信号分配的功率，同样满足αH>αL且αH+αL＝1。于是，在第二阶段，高优先级用户收到的信号可以表示为：
Figure GDA0003331998630000041
低优先级用户收到的信号可以表示为：
Figure GDA0003331998630000042
其中，
Figure GDA0003331998630000043
和
Figure GDA0003331998630000044
分别表示中继到两个配对用户
Figure GDA0003331998630000045
和
Figure GDA0003331998630000046
之间的信道系数，
Figure GDA0003331998630000047
和
Figure GDA0003331998630000048
表示两个用户处的加性高斯白噪声，且满足
Figure GDA0003331998630000049
为了方便起见，我们假设Pr＝Ps，
Figure GDA00033319986300000410
Figure GDA00033319986300000411
根据NOMA协议，节点
Figure GDA00033319986300000412
通过将
Figure GDA00033319986300000413
看作噪声来解码自己的符号
Figure GDA00033319986300000414
因此，
Figure GDA00033319986300000415
处解码自己信号的信干噪比为：
Figure GDA00033319986300000416
相反的，
Figure GDA00033319986300000417
处需要执行SIC来解码自己的符号
Figure GDA00033319986300000418
因此，
Figure GDA00033319986300000419
处解码
Figure GDA00033319986300000420
的信干噪比和解码
Figure GDA00033319986300000421
的信噪比分别为：
Figure GDA00033319986300000422
Figure GDA00033319986300000423
步骤二，高优先级用户的选择策略为：保证用户处QoS被满足的条件下提高中继处的抗干扰性能，可以得到高优先级用户集群SH和DH的一个用户对集合S1：
Figure GDA00033319986300000424
其中，m为高优先级源-目的对集群中被调度来传递消息的第m个用户对，
Figure GDA00033319986300000425
表示中继到配对用户
Figure GDA00033319986300000426
之间的信道系数，ρ表示传输信噪比；
在集合S1中选择可以尽可能提高中继处抗干扰能力的用户，用m*表示所选用户对的标识：
Figure GDA00033319986300000427
其中，
Figure GDA00033319986300000428
表示用户
Figure GDA00033319986300000429
到中继的信道系数，
Figure GDA00033319986300000430
为被调度的高优先级源端用户；
低优先级用户的选择策略为：保证中继处成功解码的条件下，尽可能提高其数据速率，从而可以得到一个关于用户
Figure GDA00033319986300000431
和
Figure GDA00033319986300000432
的用户对集合S2，集合中所有的低优先级源端用户
Figure GDA00033319986300000433
均可以保证中继处两个用户信号的成功解码：
Figure GDA00033319986300000434
其中，n为低优先级源-目的对集群中被调度来传递消息的第n个用户对，
Figure GDA00033319986300000435
表示用户
Figure GDA00033319986300000436
到中继的信道系数，
Figure GDA00033319986300000437
为被调度的低优先级源端用户，αH和αL分别是中继处重新对两用户信号分配的功率；
在集合S2中，只有到中继的信道增益最强的目的端用户
Figure GDA00033319986300000438
会被调度来进行NOMA传输，从而可以最大化低优先级用户的数据速率，所选择的用户对
Figure GDA0003331998630000051
满足：
Figure GDA0003331998630000052
其中，
Figure GDA0003331998630000053
表示中继到配对用户
Figure GDA0003331998630000054
之间的信道系数。
具体地，高优先级用户的选择策略为：保证用户处QoS被满足的条件下提高中继处的抗干扰性能；低优先级用户的选择策略为：保证中继处成功解码的条件下，尽可能提高其数据速率。基于上述原则，本发明将给出一种基于子集的自适应用户选择策略。
因为集群DH中的用户具有更高的优先级，所以其目标速率应该首先被满足：
Figure GDA0003331998630000055
基于上式子，我们可以得到功率分配因子αL的上界为：
Figure GDA0003331998630000056
Figure GDA0003331998630000057
表示解码高优先级用户的目标信噪比，RH为解码高优先级用户的目标数据速率。注意到，根据式(9)，要使功率分配因子αL大于等于0，必须满足
Figure GDA0003331998630000058
此时用户
Figure GDA0003331998630000059
将总是能够成功解码自己的信号。于是，可以得到高优先级用户集群SH和DH的一个用户对集合S1，集合中所有的目的端用户都可以成功解码自己的信号：
Figure GDA00033319986300000510
因为高优先级源端用户到中继的信道增益越强，对于低优先级用户而言选择范围就越大。于是，在集合S1中选择可以尽可能提高中继处抗干扰能力的用户，用m*表示所选用户对的标识：
Figure GDA00033319986300000511
在高优先级用户对
Figure GDA00033319986300000512
确定的情况下，接下来考虑低优先级用户对
Figure GDA00033319986300000513
的选择。选择的目标在于保证中继处成功解码的基础上，能使得低优先级用户的速率最大化。对于任意一个低优先级源端用户
Figure GDA00033319986300000514
只要当中继R处用户
Figure GDA00033319986300000515
和
Figure GDA00033319986300000516
的瞬时速率分别大于等于对应的目标速率RH和RL，中继才能成功解码信号
Figure GDA00033319986300000517
和
Figure GDA00033319986300000518
即需要满足：
Figure GDA00033319986300000519
基于式(12)，我们可以得到低优先级用户对需要满足的条件，从而得到一个关于用户
Figure GDA00033319986300000520
和
Figure GDA00033319986300000521
的用户对集合S2，集合中所有的低优先级源端用户
Figure GDA00033319986300000522
均可以保证中继处两个用户信号的成功解码：
Figure GDA00033319986300000523
Figure GDA0003331998630000061
表示解码低优先级用户的目标信噪比，RL为解码低优先级用户的目标数据速率。令|S2|＝k，在集合S2中，只有到中继的信道增益最强的目的端用户
Figure GDA0003331998630000062
会被调度来进行NOMA传输，从而可以最大化低优先级用户的数据速率。即所选择的用户对
Figure GDA0003331998630000063
需要满足：
Figure GDA0003331998630000064
另外，为了确保
Figure GDA0003331998630000065
可以成功解码
Figure GDA0003331998630000066
从而实现自己信号的解码，我们需要保证SIC在
Figure GDA0003331998630000067
处被成功执行，即需要满足式(15)：
Figure GDA0003331998630000068
从而可以得到功率分配因子αL的上界为：
Figure GDA0003331998630000069
结合式(9)和(16)，第二传输阶段分配给用户
Figure GDA00033319986300000610
的功率分配因子αL可以表示为：
Figure GDA00033319986300000611
另外，考虑到当集合S2的大小|S2|＝k＝0时，高优先级用户将无法被提供服务，于是本发明采用自适应的传输方案，当不存在低优先级用户
Figure GDA00033319986300000612
保证中继处的用户信号被成功解码的情况下，高优先级用户将采用OMA方式进行单独传输，此时低优先级用户将不会被接入到频谱之中。综上，系统的工作方式可以由下式表示：
Figure GDA00033319986300000613
步骤三，根据所选择的用户对进行数据传输，分别对高优先级用户对、低优先级用户对进行中断概率分析。
分析本发明用户选择方法的中断性能。
对于低优先级用户而言，总的中断事件可以被分为以下三类：
E＝E1∪E2∪E3 (19)
其中，E1表示用户
Figure GDA00033319986300000614
无法成功解码
Figure GDA00033319986300000615
事件；E2表示信号
Figure GDA00033319986300000616
在
Figure GDA00033319986300000617
处被成功解码的情况下中继没能成功解码
Figure GDA00033319986300000618
或
Figure GDA00033319986300000619
事件；E3表示
Figure GDA00033319986300000620
和中继R都成功解码的情况下，用户
Figure GDA00033319986300000621
没能成功解码出
Figure GDA00033319986300000622
事件。
因此，低优先级用户的中断概率可以被表示为：
Figure GDA00033319986300000623
下面对三个部分进行分别考虑。
Pr(E1)＝Pr{|S1|＝0} (21)
其中，|S1|表示集合S1的大小。根据式(10)，对于DH中的任一个高优先级用户，能够进入S1则必须满足
Figure GDA00033319986300000624
因为我们假设中继到各用户的信道增益均服从独立同分布的瑞利衰落，可得|S1|＝0的概率为：
Figure GDA00033319986300000625
接下来，Pr(E2)可以被计算如下：
Figure GDA0003331998630000071
根据式(13)，对于给定的l，设P表示集群SL中任一个用户被选择进入集合S2的概率，其可以表示为：
Figure GDA0003331998630000072
因为
Figure GDA0003331998630000073
的分布函数为
Figure GDA0003331998630000074
故P可以计算如下：
Figure GDA0003331998630000075
令
Figure GDA0003331998630000076
于是上式可以化简为：
Figure GDA0003331998630000077
其中
Figure GDA0003331998630000078
并且式(26)在高信噪比下进行了近似，其中
Figure GDA0003331998630000079
γ(a,x)为不完全伽马函数，并且利用伽马函数的性质进行了化简。
于是Θ1可以被计算如下：
Figure GDA00033319986300000710
因为DH中任一个用户被选择进入S1的概率为
Figure GDA00033319986300000711
故集合S1的大小为l的概率为：
Figure GDA00033319986300000712
通过式(27)和式(28)，可以得到Pr(E2)的表达式为：
Figure GDA00033319986300000713
因为E3表示用户
Figure GDA00033319986300000714
和中继R都能成功解码的情况下，用户
Figure GDA00033319986300000715
未能成功解码的事件，故Pr{E3}表示如下：
Figure GDA0003331998630000081
对于给定的k和l，通过式(17)得到的αL的取值，Θ2可以被计算如下：
Figure GDA0003331998630000082
其中，
Figure GDA0003331998630000083
由于假设集合S2的大小为k，于是可知
Figure GDA0003331998630000084
和
Figure GDA0003331998630000085
的分布函数分别为
Figure GDA0003331998630000086
于是Θ2可进一步计算如下：
Figure GDA0003331998630000087
令
Figure GDA0003331998630000088
于是式(32)可以重新写为：
Figure GDA0003331998630000089
其中
Figure GDA0003331998630000091
在式(25)中，我们已知当|S1|＝l时，集合SL中任一个用户被选择进入集合S2的概率为P，故在|S1|＝l条件下，S2中有k个候选用户的概率为：
Figure GDA0003331998630000092
结合式(28)和式(34)，Pr{|S2|＝k,|S1|＝l}可以被表示为：
Figure GDA0003331998630000093
将式(33)和式(35)代入式(30)便可得到Pr{E3}的闭式表达式。
根据式(19)，基于子集的用户调度方案下低优先级用户的中断概率可以表示如下：
Figure GDA0003331998630000094
经过一些代数化简，式(36)可以化简为：
Figure GDA0003331998630000095
对于高优先级用户而言，当且仅当NOMA和OMA传输都失败时才会发生中断。并且根据式(10)可知，当|S1|＝0时不论OMA还是NOMA方案都会产生中断，于是高优先级用户的中断概率：
Figure GDA0003331998630000096
其中根据式(22)，Θ3计算如下：
Figure GDA0003331998630000097
根据式(1)可知，对于任意的功率分配因子θ1以及任意的低优先级用户
Figure GDA0003331998630000098
的选择都有
Figure GDA0003331998630000099
Figure GDA00033319986300000910
并且根据式(13)可知，当
Figure GDA00033319986300000911
时始终有|S2|＝0，于是Θ4可以被计算如下：
Figure GDA0003331998630000101
其中Pr{|S1|＝l}的值可由式(28)得到。于是根据式(39)可知基于子集的自适应用户选择方案下高优先级用户的中断概率为：
Figure GDA0003331998630000102
观察式(41)可知，采用自适应的基于子集的用户选择策略，高优先级用户的中断概率和单独采用OMA策略时是相同的，从而可以保证高优先级用户的中断性能不低于OMA方案传输下的性能。
至此，我们得到了基于子集的用户选择方案下两组不同服务优先级用户的中断概率。
针对本发明的用户选择方法进行仿真实验。图2所示为两组不同服务优先级用户仿真中断概率与理论中断概率关系图。根据图2，高优先级用户的仿真中断概率与理论中断概率基本吻合；由于对低优先级用户的中断概率的推导过程中进行了大信噪比近似，于是理论曲线和仿真曲线存在少许误差。
图3所示为四种用户选择方法下中断概率比较图。根据图3，在中低信噪比下，OMA方案具有最差的中断性能，这主要是因为OMA需要四个时隙来进行信息的传输，即正交多址接入的方式会造成频谱资源的损失。在高信噪比下，随机用户选择方案具有最差的中断性能，这主要是因为随机选择用户不会带来分集增益，系统性能并不会随着用户数目的增长而得到增强。另一方面，在高信噪比条件下，OMA方案的性能相比于最大-最小用户选择方案更为优越，这是因为OMA方案虽然存在频谱资源的损失，但却避免了中继节点处两个用户信号的相互干扰，从而可以得到更好的中断性能。值的注意的是，基于子集的用户选择方案虽然和OMA方案具有相同的分集增益，但却可以达到更好的中断性能。这种性能提升的原因是，使用NOMA可以确保同时为两对用户提供服务，而OMA需要两倍的资源(比如时间段)来为两对用户提供服务。
本发明采用基于子集的用户选择策略，提供了基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，保证高优先级用户服务质量的条件下提高了中继处抗干扰性能；保证中继处成功解码的条件下，尽可能提高低优先级用户的数据速率；同时相比于传统的用户选择方法，本发明的用户选择方法中断概率更低。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一，根据不同的服务质量需求对用户来进行排序，将用户分为高优先级源-目的对集群、低优先级源-目的对集群；
步骤二，高优先级用户的选择策略为：保证用户处QoS被满足的条件下提高中继处的抗干扰性能，可以得到高优先级用户集群的源端高优先级用户集合SH、目的端高优先级用户集合DH的一个用户对集合S1：
Figure FDA0003331998620000011
其中，m表示高优先级源-目的对集群中被调度来传递消息的第m个用户对，
Figure FDA0003331998620000012
表示中继到配对用户
Figure FDA0003331998620000013
之间的信道系数，ρ表示传输信噪比，
Figure FDA0003331998620000014
表示解码高优先级用户的目标信噪比，RH为解码高优先级用户的目标数据速率；
在集合S1中选择可以尽可能提高中继处抗干扰能力的用户，用m*表示所选用户对的标识：
Figure FDA0003331998620000015
其中，
Figure FDA0003331998620000016
表示用户
Figure FDA0003331998620000017
到中继的信道系数，
Figure FDA0003331998620000018
为被调度的高优先级源端用户；
低优先级用户的选择策略为：保证中继处成功解码的条件下，尽可能提高其数据速率，从而可以得到一个关于低优先级用户的用户对集合S2，集合中所有的低优先级源端用户
Figure FDA0003331998620000019
均可以保证中继处两个用户信号的成功解码：
Figure FDA00033319986200000110
其中，n表示低优先级源-目的对集群中被调度来传递消息的第n个用户对，
Figure FDA00033319986200000111
表示用户
Figure FDA00033319986200000112
到中继的信道系数，
Figure FDA00033319986200000113
为被调度的低优先级源端用户，
Figure FDA00033319986200000114
表示解码低优先级用户的目标信噪比，RL为解码低优先级用户的目标数据速率，αH和αL分别是中继处重新对两用户信号分配的功率；
在集合S2中，只有到中继的信道增益最强的目的端用户
Figure FDA00033319986200000115
会被调度来进行NOMA传输，从而可以最大化低优先级用户的数据速率，所选择的用户对
Figure FDA00033319986200000116
满足：
Figure FDA00033319986200000117
其中，
Figure FDA00033319986200000118
表示中继到配对用户
Figure FDA00033319986200000119
之间的信道系数；
步骤三，根据所选择的用户对
Figure FDA00033319986200000120
进行数据传输，分别对高优先级用户对、低优先级用户对进行中断概率分析。
2.如权利要求1所述的基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，其特征在于，所述中继共享网络的数据传输过程分为第一阶段和第二阶段，在第一阶段，被调度的用户将消息传输至中继，在第二阶段，中继解码源端用户信号并将叠加编码信号发送至配对目的节点，其中，第二阶段分配给选择的目的端用户
Figure FDA0003331998620000021
的功率分配因子αL为：
Figure FDA0003331998620000022
3.如权利要求1所述的基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，其特征在于，当所述集合S2的大小|S2|＝0时，高优先级用户将采用OMA方式进行单独传输，此时低优先级用户将不会被接入到频谱之中；否则，采用NOMA方式进行数据传输。
4.如权利要求1所述的基于非正交多址的中继共享网络用户选择方法，其特征在于，所述低优先级用户的中断概率可以被表示为：
Figure FDA0003331998620000023
其中，E1表示用户
Figure FDA0003331998620000024
无法成功解码
Figure FDA0003331998620000025
事件；E2表示信号
Figure FDA0003331998620000026
在
Figure FDA0003331998620000027
处被成功解码的情况下中继没能成功解码
Figure FDA0003331998620000028
或
Figure FDA0003331998620000029
事件；E3表示
Figure FDA00033319986200000210
和中继R都成功解码的情况下，用户
Figure FDA00033319986200000211
没能成功解码出
Figure FDA00033319986200000212
事件。
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