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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115278848A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202111220665.X(22)申请日2021.10.20(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210007江苏省南京市秦淮区光华路海福巷1号(72)发明人高志祥刘爱军(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224专利代理师朱远枫(51)Int.Cl.H04W52/24(2009.01)H04W72/04(2009.01)H04W72/08(2009.01)H04B7/0456(2017.01)权利要求书5页说明书10页附图3页(54)发明名称一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法(57)摘要本发明公开了一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,确定基于非完全SIC的NOMA的选定波束中各用户的可达速率;以最大化各用户的可达速率为目标,考虑波束功率限制和保证用户的最低服务质量,建立基于NOMA的联合预编码和功率分配问题;将问题转化为两个子问题,第一个子问题为固定功率,优化预编码向量;第二个子问题为固定预编码向量,优化功率;基于子问题求解结果进行迭代求解全局最优解,获得的全局最优解作为各用户的预编码向量和功率。本方法设计预编码向量时同时考虑用户分配的功率和用户的信道状态信息,能够获得更好的和速率性能。CN115278848ACN115278848A权利要求书1/5页1.一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,包括:确定非正交多址接入方式下选定波束中的各用户的信干噪比,根据各用户的信干噪比确定选定波束中各用户的可达速率;以最大化选定波束中各用户的可达速率为目标,考虑波束功率限制和保证用户的最低服务质量,建立基于NOMA的联合预编码和功率分配问题;将所述基于NOMA的联合预编码和功率分配问题转化为两个子问题,其中第一个子问题为固定功率,优化预编码向量;第二个子问题为固定预编码向量,优化功率;基于子问题求解结果迭代求解全局最优解,获得的全局最优解作为各用户的预编码向量和功率。2.根据权利要求1所述的一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,各用户的信干噪比计算公式如下:其中SINRmn为波束m中的用户n的信干噪比,为波束m中的用户n的信号强度,Wmn为波束m中的用户n的预编码向量,pmn为波束m中的用户n的功率,Nm为波束m中的用户数,Wmi为波2束m中的用户i的预编码向量,pmi为波束m中的用户i的功率,σ为高斯白噪声功率,μ为非完全SIC因子。3.根据权利要求2所述的一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,波束中各用户的可达速率表示为:Rmn=log2(1+SINRmn)(2)其中Rmn波束m中的用户n的可达速率。4.根据权利要求1所述的一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,所述基于NOMA的联合预编码和功率分配问题表示如下:2CN115278848A权利要求书2/5页其中Wmn为波束m中的用户n的预编码向量,pmn为波束m中的用户n的功率,n=1,2,...,Nm;Nm为波束m中的用户数,Rmn为波束m中的用户n的可达速率,pm为波束m的总功率,r0为用户最低服务质量。5.根据权利要求2所述的一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,所述第一个子问题表示为:其中Wmn为波束m中的用户n的预编码向量,Nm为波束m中的用户数。6.根据权利要求5所述的一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,第一个子问题的求解方法为:将最大化信干噪比转化为最大化信漏噪比,表示如下:P1′:其中SLNRmn为波束m中的用户n的信漏噪比,为波束m中的用户i的信号强度,pmi为波束m中的用户i的功率;上述问题为广义瑞利熵问题,则波束m中的用户n的预编码向量的最优解为其中,,I为标准矩阵,为Gmn的转置矩阵,pmn为波束m中的用户n的功率,n=1,2,...,Nm;Nm为波束m中的用户数。7.根据权利要求3所述的一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,所述第二个子问题表示为:3CN115278848A权利要求书3/5页其中为波束m中的用户n的可达速率Rmn的近似表示,pmn为波束m中的用户n的功率,n=1,2,...,Nm;Nm为波束m中的用户数,pm为波束m的总功率,8.根据权利要求7所述的一种基于NOMA的联合预编码和功率分配方法,其特征在于,所述第二个子问题P2的求解方法包括:令为波束m用户n功率的自然对数,第二个子问题P2转化为凸优化问题,用拉格朗日对偶法和次梯度法求解获得固定预编码向量时最优功率的下界,采用迭代的方法获得固定预编码向量时波束m中的用户n的功率。9.根据权利要求8所述