多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113938183A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202111213011.4(22)申请日2021.10.19(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区南山街道崇文路2号(72)发明人夏永红彭德义李云吴广富鲜永菊张本思(74)专利代理机构重庆辉腾律师事务所50215代理人卢胜斌(51)Int.Cl.H04B7/185(2006.01)H04B7/0408(2017.01)H04W72/04(2009.01)权利要求书4页说明书11页附图4页(54)发明名称多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法(57)摘要本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法，包括通过构建多波束卫星通信资源分配的目标函数模型，通过求解该模型获取最优资源分配方案，求解目标函数模型过程中先对用户执行分组算法获取用户分组集合，再对每组用户执行功率分配；本发明采用的用户分组算法能够保证用户间的公平性，减少时隙组数，增加了单个时隙的服务频率，还减少了波束的资源浪费；且根据分组后的情况在满足每个用户的最小服务质量的前提下的功率分配算法有效提高了整个系统的传输速率。CN113938183ACN113938183A权利要求书1/4页1.多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法，其特征在于，通过构建多波束卫星通信资源分配的目标函数模型，通过求解该模型获取最优资源分配方案，求解目标函数模型过程中先对用户执行分组算法获取用户分组集合，再对每组用户执行功率分配；多波束卫星通信资源分配的目标函数模型表示为：约束条件C1:C2:C3:C4:C5:其中，Gt表示用户分组集合；表示时隙t第n个波束下第i个用户的发送功率；T为总时隙数；N为总波束数；表示强用户接收端的信干噪比；表示弱用户接收端的信干噪比；表示在时隙t下波束n服务的用户i，表示该用户属于第t个时隙，表示该用户不属于第t个时隙，i的值表示用户的类型，当i＝1时表示强用户、i＝2时表示弱用户；P表示发射端总的发射功率；表示在时隙t下波束n服务的用户i的传输速率；Rmin表示最小传输速率。2.根据权利要求1所述的多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法，其特征在于，求解目标函数过程中，先对多用户执行分组算法，获取用户分组集合，具体包括以下步骤：步骤101、初始化参数，包括总用户数Ktotal，波束数N，用户集时隙组数T，单个时隙内包含用户数Kt＝2×N，时隙组集合用户分组集合步骤102、判断时隙数是否小于等于时隙组数，若满足条件，执行步骤103，否则执行步骤104；步骤103、根据用户分组选择标准，初始化每个用户组，分配每组第一个用户；步骤104、判断用户集是否为空集，若不为空，则执行步骤105，否则执行步骤106；步骤105、根据信道相关性，将所选合适用户放入对应的时隙组，如果该时隙组长度大于等于单个时隙内包含用户数，则重新分配新的时隙；步骤106、判断时隙数是否小于等于时隙组数，若满足条件，执行步骤107，否则执行步骤111；步骤107、判断用户数是否是对应时隙内的用户，如果是则执行步骤108，否则执行步骤2CN113938183A权利要求书2/4页110；步骤108、根据信道增益差，将所选合适用户组成簇，并根据单用户信道增益大小来决定强弱用户；步骤109、更新当前用户分组集合和时隙组集合，用户数改变，执行步骤107；步骤110、时隙数加1，执行步骤106；步骤111、输出最后的用户分组集合。3.根据权利要求2所述的多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法，其特征在于，步骤103中，初始化用户组选择第一个用户的标准是取信道向量范数最大的用户，信道向量范数计算包括：步骤105中，选择用户标准是信道向量范数最大的用户与每个时隙组内的用户分别计算信道相关系数，将用户放入信道相关系数最小的时隙组中，信道增益计算包括：步骤108中，选择合适用户成簇的标准是每个时隙组中两两用户之间分别计算信道增益差，信道增益差大的两用户成为一簇，信道增益差计算包括：其中，表示用户k的信道增益；表示t时隙下用户i的信道增益；4.根据权利要求1所述的多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法，其特征在于，对经过用户分组后的每组用户执行功率分配，进行功率分配时，目标函数模型可以等价为T个功率分配子问题，表示为：约束条件：C3,C4,C5。5.根据权利要求4所述的多波束卫星系统下基于非正交多址的通信资源分配方法，其特征在于，为了对T个功率分配子问题进行求解，将该子问题通分后的分子分母进行变换，并基于指数函数和对数函数的性质对功率分配子问题进行重构，表示为：约束条件：