CN112469113B - 一种多载波noma系统的资源分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多载波NOMA系统的资源分配方法，所述方法包括如下步骤：获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；基于用户分组方案和获取到的参数，采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。本发明提供的资源分配方法，能够在保证计算复杂度较低的同时，有效提高系统的总传输速率。

Description

一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置

技术领域

本发明涉及一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置，属于电子信息技术领域。

背景技术

随着信息和网络技术的飞速发展，无线移动通信服务需求呈爆炸式增长，无线通信业务需求变得更加多样化和差异化。因此，未来无线移动通信系统在频谱资源、空口接入技术和网络架构等方面面临着巨大的挑战。为了应对以上挑战，第五代移动通信系统致力于研究频谱效率更大、速率更快和智能化更高的新一代无线移动通信技术。而非正交多址接入(Non-orthogonal multiple access,NOMA)作为5G的关键候选技术之一，近年来受到了各界的广泛的关注。NOMA技术在发送端利用信道编码和功率分配使多用户共享时频资源，接收端普遍使用SIC(Successive Interference Cancellation，SIC)技术。因此发送端上合理的资源分配方案对NOMA系统性能起着至关重要的作用。合理可靠的资源分配方案可以保证接收端的有效解码，维持系统的高总和速率，保证用户的公平性等等。在大量的研究结果表明，相比于传统的正交多址接入技术，NOMA可以有效地提高资源利用率，而合理的用户分组和功率分配方案则可以进一步地提高系统的性能。

目前对NOMA系统的用户分组和功率分配的研究已经取得了一些重要的成果，在用户分组的研究中，有穷举搜索用户分组方法，即通过搜索所有可能的用户组合选择出使性能最好的用户分组，但该算法的复杂度随着用户数目的增大呈指数增长，难以应用到实际场景中。还有一种随机用户分组算法，即随机地选择用户分配在子信道上，虽然降低了复杂度，但是忽略了用户的信道增益值对用户分组的影响，系统性能较差。在功率分配的研究中，有FSPA(full search power allocation，全空间搜索功率分配)算法、FTPA(fractional transmit power allocation，分数阶功率分配)算法和FPA(fixed powerallocation，固定功率分配)算法3种算法。FSPA即搜索所有功率分配方案，比较所有的速率选出最优总和速率的功率分配方式。由于该算法庞大的复杂度很难应有于实际生活中；FTPA算法计算简单，相较于全空间搜索算法极大地降低了复杂度的基础上，还考虑了信道增益对功率分配的影响，可以获得较好的性能，但该算法是一个局部优化算法，也只能解决子信道内的功率分配，有一定的局限性；FPA则是按固定的比例将功率分配给用户，但缺少了对信道增益考虑，必然造成系统性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置，能够解决现有技术系统性能差、算法复杂难以实际应用的技术问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种多载波NOMA系统的资源分配方法，所述方法包括如下步骤：

获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；

基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；

基于用户分组方案和获取到的参数，采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。

结合第一方面，进一步地，所述预设的分组方法包括：

根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE_m)和子载波的偏好列表PF(C_n)；

确定所有待分配的用户；

各用户根据用户的偏好列表PF(UE_m)依次向偏好列表中各子载波发送匹配请求，若用户在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，则子载波接收接受该用户的匹配；

若用户不在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，但满足相应子载波上的用户少于2个，则子载波接受该用户的匹配；

否则仅接受能提高相应子载波的总传输速率的用户，直至所有用户匹配完毕，得到各子载波匹配的所有用户；

将被拒绝的用户从子载波的偏好列表PF(C_n)中移除；

各子载波匹配的所有用户即为用户分组方案。

结合第一方面，进一步地，根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE_m)和子载波的偏好列表PF(C_n)包括：

将第n个子载波上的等效信通增益H_m,n按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(C_n)；其中，第n个子载波上的等效信通增益H_m,n为：

其中，h_m,n表示第n个子载波上用户m的复信道增益，

表示加性白噪声的方差；

将某一子载波上的某一个用户UE_m的等效信通增益H_m,n按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(UE_m)。

结合第一方面，进一步地，所述获取的多载波NOMA系统的系统参数包括系统的总发射功率P_tot、正交子载波数量N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B；系统中的用户参数包括用户数量；

采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算包括：

基于系统内的用户数M，计算出用户平均分配功率；

整理用户平均分配功率，得到系统用户的初始功率分配矩阵p；

根据用户分组方案确定用户m是否匹配在第n个子载波上，若用户m的信号分配在第n个子载波，则S_m,n＝1，反之S_m,n＝0；

利用遗传算法的积木块假设理论处理系统的总传输速率及其约束条件C，获得系统的总传输速率最大时的最佳功率分配矩阵p’；

将最佳功率分配矩阵p’整理为用户最佳平均分配功率，即为功率分配的最佳方案。

结合第一方面，进一步地，NOMA系统的总传输速率及其约束条件C的处理过程包括：

初始化系统内的用户数M、正交子载波数N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B，第n个子载波上叠加的用户数用M_n表示，叠加M_n个用户后，第n个子载波上的发送的叠加信号x_n为：

式(2)中，i表示第n个子载波上的用户数量，p_i,n表示第n个子载波上i个用户的发送信号的分配功率，x_i,n表示第n个子载波上i个用户的发送信号；

叠加信号x_n经过信道传输到基站接收端，则某一子载波上的某一个用户UE_m的接收信号为：

式(3)中，h_m,n表示第n个子载波上用户m的复信道增益，w_m,n表示均值为0，方差为

的加性白噪声，

表示其他用户对m用户的干扰信号；

需要考虑第n个子载波上的用户m的信干噪比，用户接受到的信号需要经过SIC接收机的信号检测，在未经过SIC接收机的信号检测，第n个子载波上的用户m的信干噪比SINR_m,n为：

式(4)中，p_m,n表示第n个子载波上用户m的发送信号的分配功率；

用户接受到的信号经过SIC检测处理后，根据香农公式可得用户m在第n个子载波上的传输速率为：

则第n个子载波上的总传输速率为：

式(6)中，S_m,n表示用户m的信号是否分配到第n个子载波上，S_m,n∈{0,1}，

若用户m分配在第n个子载波上则S_m,n＝1，反之S_m,n＝0；

多载波NOMA系统的总传输速率及其约束条件表示为：

C₄:R_m,n≥R_min (7)

式(7)中，R_min表示用户m在第n个子载波上的传输速率；

对式(7)系统的总传输速率及其约束条件求取最优解，得到系统的总传输速率最大时的用户平均分配功率，整理得到最佳功率分配矩阵p’。

结合第一方面，进一步地，还包括在得到最优的功率分配方案后，计算在最优的功率分配方案下的系统总传输速率。

第二方面，本发明提供了一种多载波NOMA系统的资源分配装置，所述装置包括：

获取模块：用于获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；

用户分组模块：用于基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；

功率分配模块：用于基于用户分组方案和获取到的参数，采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。

第三方面，本发明提供了一种多载波NOMA系统的资源分配装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行第一方面任一项所述方法的步骤。

第四方面，本发明提供了计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种多载波NOMA系统的资源分配方法及装置所达到的有益效果包括：

本发明构建多用户NOMA下行链路系统的数学模型，利用数学模型将下行链路NOMA系统转化成求解总传输速率最大化的问题；

多用户NOMA下行链路系统的数学模型是一种非连续性约束条件的非线性问题，本发明采用稳定匹配算法以系统总传输速率大小为判据将用户分组，采用遗传算法的功率分配算法，求解多用户NOMA下行链路系统的数学模型总传输速率最大化时的功率分配矩阵，采用分步优化的思路解决了NOMA下行链路系统的算法复杂性的问题；

相比较传统的资源分配算法，本发明提出的资源分配方法，能够在保证计算复杂度较低的前提下有效提高总传输速率，在下一代通信技术在搭建小区内NOMA系统的场景下，有广泛的前景。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种多载波NOMA系统的资源分配方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的多载波NOMA系统的模型图；

图3是本发明实施例一提供的一种多载波NOMA系统的资源分配方法中遗传算法的流程图和具体步骤流程图；

图4是本发明实施例二提供的系统传输总功率p_tot＝10W时复用用户数与系统总传输速率的关系图；

图5是本发明实施例二提供的复用用户数N＝6时系统传输总功率和总传输速率的关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1所示，本发明提供了一种多载波NOMA系统的资源分配方法，包括如下步骤：

获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；

基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；

基于用户分组方案和获取到的参数，采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。

如图2所示，本实施例中多载波NOMA系统的模型图描述某小区信号发送与接收的全过程。

具体地，假设小区内有一个基站，基站内有M个用户进行通信，基站和用户均为单天线设备，系统传输总功率为P_tot，总带宽为B，共有N个正交子载波用以传输，则每个子载波的带宽为B_s＝B/N，在每个子载波上都是一个多用户的叠加信号，假设子载波n上用户m的发送信号为x_m,n，且该信号的分配功率为p_m,n。由于NOMA系统的发送端进行用户的功率复用，即多个用户共享同一时频资源，第n各子载波上叠加的用户数用M_n表示。叠加M_n个用户后，在子载波n上的发送的叠加信号x_n表示为：

叠加信号经过信道传输到接收端，则用户UE_m在子载波n上的接收信号可以表示为：

其中，h_m,n表示子载波n上用户m的复信道增益，将(2)式改写为：

其中，

表示用户m期望得到的接收信号，

表示其他用户对m用户的干扰信号，w_m,n表示均值为0，方差为

的加性白噪声。

在未经过SIC接收机的信号检测后，第n个子载波上的用户UE_m的信干噪比为：

令

为等效信道增益(Equivalent channel gain，ECG)，所以上式可以改写为：

根据式(5)可知，用户的信干噪比与该用户的等效信通增益、以及叠加子载波上的各个用户功率有关，接收的信号经过SIC检测处理后，根据香农公式可得用户UE_m在第n个子载波上的传输速率为：

则第n个子载波上的总传输速率为：

其中，S_m,n表示用户m的信号是否分配到子载波n上，S_m,n∈{0,1}，

若用户m分配在子载波n上则S_m,n＝1，反之S_m,n＝0。

多载波NOMA系统的总传输速率及其约束条件表示为：

C₄:R_m,n≥R_min (8)

式(8)中，R_min表示用户m在第n个子载波上的传输速率，C为该系统的约束条件。具体地：C₁表示用户的分配功率不小于0；C₂表示所有用户分配功率之和不大于系统传输总功率；C₃表示定义每条子载波上分配的用户数为M_n；C₄表示每条子载波上所有用户总传输速率不小于用户最小速率要求，用来保证用户的公平性。

本实施例中，预设的分组方法包括：

根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE_m)和子载波的偏好列表PF(C_n)；

确定所有待分配的用户；

各用户根据用户的偏好列表PF(UE_m)依次向偏好列表中各子载波发送匹配请求，若用户在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，则子载波接收接受该用户的匹配；

若用户不在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，但满足相应子载波上的用户少于2个，则子载波接受该用户的匹配；

否则仅接受能提高相应子载波的总传输速率的用户，直至所有用户匹配完毕，得到各子载波匹配的所有用户；

将被拒绝的用户从子载波的偏好列表PF(C_n)中移除；

各子载波匹配的所有用户即为用户分组方案。

需要说明的是，将被拒绝的用户从子载波的偏好列表PF(C_n)中移除以便于下次用户分组过程中，重复比较不在子载波的偏好列表PF(C_n)中的用户。

具体地，为了减少计算量，假设每个子载波上分配两个用户，即M_n＝2，M＝2N，第n子载波中存在两个用户：用户UE₁和用户UE₂，等效信道增益为H_1,n和H_2,n，且H_1,n>H_2,n。则该子载波n的总传输速率为：

在功率分配的过程中，假设子载波间的功率分配为平均功率分配，即每个子载波上分配相同的功率

且p_n＝p_1,n+p_2,n，在子载波内的功率分配方式为FTPA算法，可得用户UE₁的信号功率p_n,1为：

其中，α表示FTPA的衰减因子(0≤α≤1)，将式(10)代入式(9)可得：

假设在第n个子载波上选择最大的H_m,n，设为H_1,n。基于以上推导，若固定H_1,n保持不变，R_n随着H_2,n的增加而增加。可得等效信道增益H_m,n可以作为一种次优的用户分组方法的设计方法。

本发明提出了一种基于稳定匹配的用户分组算法，算法如下所示。在算法中定义了子载波的偏好列表PF(C_n)，即把第n个子载波上的H_m,n按照大小排序写入PF(C_n)。同理定义了用户的偏好列表，把用户UE_m的H_m,n按照大小顺序写入PF(UE_m)。假设分配到子载波n上的用户集合S_match(n)，未被分配的用户集合S_unmatch。

初始化：根据等效信道增益H_m,n初始化得出用户偏好列表PF(UE_m)和子载波的偏好列表PF(C_n)，将所有待分配的用户添加到集合S_unmatch。

算法如下：

该算法的复杂度为O(N ln N)。与穷举搜索算法相比：O(N ln N)＜O(N²)，采用的基于稳定匹配的用户分组算法的复杂度低于穷举搜索算法。由于该分组算法是根据总速率大小获得分组方案，因此该算法在降低复杂度的同时，也保证了系统总和速率。

在完成用户分组之后，本实施例基于遗传算法的功率分配算法确定各个子载波的功率分配。

基于遗传算法的功率分配算法的基本思想是根据功率约束条件搜索初始功率分配矩阵。在遗传算法中的种群由一定数量、通过子载波分配的用户组成，不同用户根据分配的子载波的不同确定S_m,n，并依据系统总传输速率最大化的目标准则，通过若干次的迭代，进化得到条件最优的功率分配矩阵。

如图3为遗传算法的流程图和具体步骤流程图，该算法通过编码、适者生存、交叉、变异进行最优的功率分配，本文的编码方式使用二进制编码，选取p_m为变异概率：

式中，k₃、k₄为常数，f_max表示群体中最大适应值，f_avg表述群体平均适应值，f表示要变异个体的适应度。选取求解目标

为适应度计算公式。

根据对子载波上的用户分组策略保证每个子载波上的用户数小于等于2，基于遗传算法的功率分配的基本步骤如下所示：

设置系统的总发射功率P_tot，基于系统内的用户数M，计算出用户平均分配功率；

整理用户平均分配功率，得到系统用户的初始功率分配矩阵p；

根据用户分组方案确定用户m是否匹配在第n个子载波上，若用户m的信号分配在第n个子载波，则S_m,n＝1，反之S_m,n＝0；

利用遗传算法的积木块假设理论处理系统的总传输速率及其约束条件C，获得系统的总传输速率最大时的最佳功率分配矩阵p’；

将最佳功率分配矩阵p’整理为用户最佳平均分配功率，即为功率分配的最佳方案。

在得到最优的功率分配方法后，计算在最优的功率分配方法下的总传输速率。

实施例二：

本实施例是采用基于实施例一提供的一种多载波NOMA系统的资源分配方法的用户分组策略和功率分配算法的具体应用场景，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在构建多用户NOMA下行链路系统的数学模型中使用的参数如表1所示：

表1模型参数表

仿真参数	数值
		小区半径	200m
载波频率	2GHz
		载波数	3
总功率限制	10W
		单个用户分配功率的最小值	0.1W
信道模型	频率选择性瑞利信道

如图4所示，当NOMA下行链路系统的系统传输总功率p_tot＝10W时，复用用户数与系统总传输速率的关系。由图4可知，在NOMA下行链路系统中无论是采用固定功率分配算法、全空间搜索算法还是实施例一研究的遗传算法，系统总传输速率随复用用户数N的增加而增加。在固定系统总功率分配的情况下，实施例一提供的遗传算法的系统总传输速率性能相较于分数阶功率分配算法、固定功率分配算法和平均功率分配算法更好。

如图5所示，当NOMA下行链路系统的复用用户数N＝6时，系统传输总功率和总传输速率的关系。由图5可知，在系统复用用户数相同时，总传输速率随着系统传输总功率的增加而增加，再比较相同的系统传输总功率情况下，基于遗传算法的功率分配算法的总传输速率优于分数阶功率分配算法、固定功率分配算法和平均功率分配算法的系统总传输速率。

实施例三：

本发明实施例提供一种多载波NOMA系统的资源分配装置，包括如下模块：

建模模块：用于构建多用户NOMA下行链路系统的数学模型；

用户分组模块：用于根据稳定匹配算法将用户分组；

功率分配模块：用于在用户分组方案的基础上确定各子载波上的功率分配，反复迭代，得到最优的功率分配方法。

实施例四：

本发明实施例还提供一种多载波NOMA系统的资源分配装置，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行实施例一所述方法的步骤。

实施例五：

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现实施例一所述方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多载波NOMA系统的资源分配方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；

基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；其中，所述预设的分组方法包括：

根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE_m)和子载波的偏好列表PF(C_n)，包括：将第n个子载波上的等效信道增益H_m,n按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(C_n)；其中，第n个子载波上的等效信道增益H_m,n为：

其中，h_m,n表示第n个子载波上用户m的复信道增益，

表示加性白噪声的方差；

将某一子载波上的某一个用户UE_m的等效信道增益H_m,n按照大小排序，写入用户的偏好列表PF(UE_m)；

确定所有待分配的用户；

各用户根据用户的偏好列表PF(UE_m)依次向偏好列表中各子载波发送匹配请求，若用户在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，则子载波接收接受该用户的匹配；

若用户不在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，但满足相应子载波上的用户少于2个，则子载波接受该用户的匹配；

否则仅接受能提高相应子载波的总传输速率的用户，直至所有用户匹配完毕，得到各子载波匹配的所有用户；

将被拒绝的用户从子载波的偏好列表PF(C_n)中移除；

各子载波匹配的所有用户即为用户分组方案；

基于用户分组方案和获取到的参数，获取的多载波NOMA系统的系统参数包括系统的总发射功率P_tot、正交子载波数量N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B；系统中的用户参数包括用户数量；采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，包括：基于系统内的用户数M，计算出用户平均分配功率；

整理用户平均分配功率，得到系统用户的初始功率分配矩阵p；

根据用户分组方案确定用户m是否匹配在第n个子载波上，若用户m的信号分配在第n个子载波，则S_m,n＝1，反之S_m,n＝0；

利用遗传算法的积木块假设理论处理系统的总传输速率及其约束条件C，获得系统的总传输速率最大时的最佳功率分配矩阵p’；

将最佳功率分配矩阵p’整理为用户最佳平均分配功率，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。

2.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，NOMA系统的总传输速率及其约束条件C的处理过程包括：

初始化系统内的用户数M、正交子载波数N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B，第n个子载波上叠加的用户数用M_n表示，叠加M_n个用户后，第n个子载波上的发送的叠加信号x_n为：

式(2)中，i表示第n个子载波上的用户数量，p_i,n表示第n个子载波上i个用户的发送信号的分配功率，x_i,n表示第n个子载波上i个用户的发送信号；

叠加信号x_n经过信道传输到基站接收端，则某一子载波上的某一个用户UE_m的接收信号为：

式(3)中，h_m,n表示第n个子载波上用户m的复信道增益，w_m,n表示均值为0，方差为

的加性白噪声，

表示其他用户对m用户的干扰信号；

需要考虑第n个子载波上的用户m的信干噪比，用户接受到的信号需要经过SIC接收机的信号检测，在未经过SIC接收机的信号检测，第n个子载波上的用户m的信干噪比SINR_m,n为：

式(4)中，p_m,n表示第n个子载波上用户m的发送信号的分配功率；

用户接受到的信号经过SIC检测处理后，根据香农公式可得用户m在第n个子载波上的传输速率为：

则第n个子载波上的总传输速率为：

式(6)中，S_m,n表示用户m的信号是否分配到第n个子载波上，

若用户m分配在第n个子载波上则S_m,n＝1，反之S_m,n＝0；

多载波NOMA系统的总传输速率及其约束条件表示为：

C₁:

C₂:

C₃:

C₄:R_m,n≥R_min (7)

式(7)中，R_min表示用户m在第n个子载波上的传输速率；

对式(7)系统的总传输速率及其约束条件求取最优解，得到系统的总传输速率最大时的用户平均分配功率，整理得到最佳功率分配矩阵p’。

3.根据权利要求1所述的资源分配方法，其特征在于，还包括在得到最优的功率分配方案后，计算在最优的功率分配方案下的系统总传输速率。

4.一种多载波NOMA系统的资源分配装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块：用于获取多载波NOMA系统的系统参数以及系统中的用户参数；

用户分组模块：用于基于获取到的参数采用预设的分组方法对用户进行分组，得到用户分组方案；其中，所述预设的分组方法包括：

根据等效信道增益初始化得到用户偏好列表PF(UE_m)和子载波的偏好列表PF(C_n)，包括：将第n个子载波上的等效信道增益H_m,n按照大小排序，写入子载波的偏好列表PF(C_n)；其中，第n个子载波上的等效信道增益H_m,n为：

其中，h_m,n表示第n个子载波上用户m的复信道增益，

表示加性白噪声的方差；

将某一子载波上的某一个用户UE_m的等效信道增益H_m,n按照大小排序，写入用户的偏好列表PF(UE_m)；

确定所有待分配的用户；

各用户根据用户的偏好列表PF(UE_m)依次向偏好列表中各子载波发送匹配请求，若用户在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，则子载波接收接受该用户的匹配；

若用户不在相应子载波的偏好列表PF(C_n)中，但满足相应子载波上的用户少于2个，则子载波接受该用户的匹配；

否则仅接受能提高相应子载波的总传输速率的用户，直至所有用户匹配完毕，得到各子载波匹配的所有用户；

将被拒绝的用户从子载波的偏好列表PF(C_n)中移除；

各子载波匹配的所有用户即为用户分组方案；

功率分配模块：用于基于用户分组方案和获取到的参数，获取的多载波NOMA系统的系统参数包括系统的总发射功率P_tot、正交子载波数量N、系统所处小区的半径、系统使用的频带宽度B；系统中的用户参数包括用户数量；采用预设的功率分配方法进行多载波NOMA系统的功率分配计算，包括：基于系统内的用户数M，计算出用户平均分配功率；

整理用户平均分配功率，得到系统用户的初始功率分配矩阵p；

根据用户分组方案确定用户m是否匹配在第n个子载波上，若用户m的信号分配在第n个子载波，则S_m,n＝1，反之S_m,n＝0；

利用遗传算法的积木块假设理论处理系统的总传输速率及其约束条件C，获得系统的总传输速率最大时的最佳功率分配矩阵p’；

将最佳功率分配矩阵p’整理为用户最佳平均分配功率，得到使得总传输速率最大的各子载波上的功率分配，将其作为最优的功率分配方案。

5.一种多载波NOMA系统的资源分配装置，其特征在于，包括处理器及存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行权利要求1～3任一项所述方法的步骤。

6.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～3任一项所述方法的步骤。

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