本發(fā)明屬于第五代移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于非正交多址系統(tǒng)的用戶配對(duì)方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于移動(dòng)蜂窩網(wǎng)中多用戶復(fù)用的實(shí)現(xiàn)，2G網(wǎng)絡(luò)采用的是時(shí)分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)技術(shù)，3G網(wǎng)絡(luò)采用的是碼分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)技術(shù)，4G網(wǎng)絡(luò)采用的是正交頻分多址(Orthogonal Frequency Domain Multiple Access，OFDMA)技術(shù)。其中2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)中的多用戶復(fù)用是在時(shí)域、碼域、頻域進(jìn)行。然而，未來5G需要更高的頻譜效率以及海量的設(shè)備連接數(shù)，非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)技術(shù)在5G中被提出，以滿足未來通信的需求。
非正交多址的基本思想是在功率域疊加多個(gè)用戶，在接收端通過串行干擾消除(Successive Interference Cancellation，SIC)分離用戶信號(hào)。相比于4G中正交頻分多址,非正交多址有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)非正交多址可以兼容4G的正交頻分多址；(2)非正交多址利用基站到用戶不同的路徑損耗差異，對(duì)多個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行疊加,從而提高信號(hào)增益；(3)非正交多址可以讓同一小區(qū)的用戶使用相同頻帶,進(jìn)而提高了頻譜效率和設(shè)備連接數(shù)；(4)非正交多址無需知道每個(gè)信道的信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI),從而可以在高速移動(dòng)場景下獲得更好的性能。
非正交多址系統(tǒng)是一個(gè)干擾受限的系統(tǒng)，因此不可能讓過多用戶參與到同一波束內(nèi)的非正交多址，選擇哪些用戶進(jìn)行配對(duì)，對(duì)減小波束內(nèi)干擾和波束間干擾，提升系統(tǒng)吞吐量有重要影響：在非正交多址系統(tǒng)中，將信道增益差異性較大的兩個(gè)用戶進(jìn)行配對(duì)，可以提高系統(tǒng)的和速率以及單個(gè)用戶的信息速率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進(jìn)，即本發(fā)明公開了一種基于非正交多址系統(tǒng)的用戶配對(duì)方法。
技術(shù)方案：一種基于非正交多址系統(tǒng)的用戶配對(duì)方法，包括以下步驟：
(1)、基站向多個(gè)用戶發(fā)送疊加信號(hào),用戶根據(jù)收到的送疊加信號(hào)中信號(hào)與噪聲的比例計(jì)算信道的信噪比，并定期向基站反饋各自的信道的信噪比；
(2)、基站獲取多個(gè)用戶反饋的信噪比后，根據(jù)接收到的多個(gè)信噪比計(jì)算用戶平均信噪比；
(3)、基站通過非正交多址進(jìn)行固定功率分配，當(dāng)用戶的信噪比大于用戶平均信噪比時(shí)，該用戶為近端用戶，向近端用戶分配發(fā)送功率的20％；當(dāng)用戶的信噪比小于用戶平均信噪比時(shí)，該用戶為遠(yuǎn)端用戶，向遠(yuǎn)端用戶分配發(fā)送功率的80％；
(4)、分別計(jì)算近端用戶和遠(yuǎn)端用戶的吞吐量，計(jì)算公式如下：
其中：
Ri表示近端用戶的吞吐量；
Rj表示遠(yuǎn)端用戶的吞吐量；
hi表示基站到用戶i的信道；
wi表示用戶i的波束賦形矢量；
pi表示分配給用戶i的功率；
hj表示基站到用戶j的信道；
wk表示用戶k的波束賦形矢量；
pj表示分配給用戶j的功率；
ρ表示發(fā)送端信噪比；
(5)、計(jì)算近端用戶吞吐量Ri和遠(yuǎn)端用戶的吞吐量Rj的比值Di,j，其中：
Di,j＝Ri/Rj；
再將Di,j與預(yù)設(shè)用戶速率差異性門限值D0做比較，如果Di,j≥D0，將近端用戶和遠(yuǎn)端用戶歸為預(yù)選配對(duì)用戶Si,j＝{ui,uj}，所有的預(yù)選配對(duì)用戶組為Gi,j＝∪Si,j，
(6)、基站計(jì)算預(yù)選配對(duì)用戶組中配對(duì)用戶的信道相關(guān)性ρi,j，然后根據(jù)選擇配對(duì)的用戶，從而產(chǎn)生最終的配對(duì)用戶組，
其中：
其中：
hi表示基站到用戶i的信道；
hj表示基站到用戶j的信道；
ρi,j表示配對(duì)用戶的信道相關(guān)性。
有益效果：本發(fā)明公開的一種基于非正交多址系統(tǒng)的用戶配對(duì)方法具有以下有益效果：
1、有效提高系統(tǒng)的頻譜效率及用戶的吞吐量；
2、減小了用戶配對(duì)方法的復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)時(shí)延；
3、通過用戶吞吐量差異性來取代信道增益差異性，、避免了MIMO信道下用戶信道增益排序問題；
4、利用信道相關(guān)性確定最終的配對(duì)用戶，有效地減小波束間干擾問題。
附圖說明
圖1為本發(fā)明公開的一種基于非正交多址系統(tǒng)的用戶配對(duì)方法的流程圖。
具體實(shí)施方式：
下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)說明。
如圖1所示，一種基于非正交多址系統(tǒng)的用戶配對(duì)方法，包括以下步驟：
(1)、基站向多個(gè)用戶發(fā)送疊加信號(hào),用戶根據(jù)收到的送疊加信號(hào)中信號(hào)與噪聲的比例計(jì)算信道的信噪比，并定期向基站反饋各自的信道的信噪比；
(2)、基站獲取多個(gè)用戶反饋的信噪比后，根據(jù)接收到的多個(gè)信噪比計(jì)算用戶平均信噪比；
(3)、基站通過非正交多址進(jìn)行固定功率分配，當(dāng)用戶的信噪比大于用戶平均信噪比時(shí)，該用戶為近端用戶i，向近端用戶i分配發(fā)送功率的20％；當(dāng)用戶的信噪比小于用戶平均信噪比時(shí)，該用戶為遠(yuǎn)端用戶j，向遠(yuǎn)端用戶j分配發(fā)送功率的80％；
(4)、分別計(jì)算近端用戶i和遠(yuǎn)端用戶j的吞吐量，計(jì)算公式如下：
其中：
Ri表示近端用戶i的吞吐量；
Rj表示遠(yuǎn)端用戶j的吞吐量；
hi表示基站到近端用戶i的信道；
wi表示近端用戶i的波束賦形矢量；
pi表示第i個(gè)用戶分配的功率；
hj表示基站到遠(yuǎn)端用戶j的信道；
wk表示用戶k的波束賦形矢量；
pj表示分配給遠(yuǎn)端用戶j的功率；
ρ表示發(fā)送端信噪比；
(5)、計(jì)算近端用戶吞吐量Ri和遠(yuǎn)端用戶的吞吐量Rj的比值Di,j，其中：
Di,j＝Ri/Rj；
再將Di,j與預(yù)設(shè)用戶速率差異性門限值D0做比較，如果Di,j≥D0，將近端用戶i和遠(yuǎn)端用戶j歸為預(yù)選配對(duì)用戶Si,j＝{ui,uj}，所有的預(yù)選配對(duì)用戶組為Gi,j＝∪Si,j，
(6)、基站計(jì)算預(yù)選配對(duì)用戶組中配對(duì)用戶的信道相關(guān)性ρi,j，然后根據(jù)選擇配對(duì)的用戶，從而產(chǎn)生最終的配對(duì)用戶組，
其中：
表示ρi,j取最大值時(shí)的i,j的值，
其中：
hi表示基站到用戶i的信道；
hj表示基站到用戶j的信道；
ρi,j表示配對(duì)用戶的信道相關(guān)性。
上面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做了詳細(xì)說明。但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。