noma功率分配方案

2020⁃03⁃10计算机应用,Journal of Computer Applications 2020,40(3):788-792ISSN 1001⁃9081CODEN JYIIDU http ：//基于NOMA 系统的用户分组和功率分配策略金勇1，罗明1，2*，董明扬1，2（1.重庆邮电大学通信工程应用研究所，重庆400065；2.移动通信技术重庆市重点实验室（重庆邮电大学），重庆400065）（∗通信作者电子邮箱ailuodming@ ）摘要：针对非正交多址接入（NOMA ）系统的最优用户分组和功率分配方案的高复杂度问题，提出一种改进的用户分组和功率分配策略。

首先，对用户进行分组，由信道增益值确定每个子信道的第一个用户，再由贪婪匹配方法分配剩余用户；然后，对用户的功率进行分配，将该功率分配问题分成子信道间和子信道内两部分，对于子信道间采用线性注水算法分配功率，对于子信道内则采用所提的迭代功率分配算法分配功率；最后，构造拉格朗日函数以实现在最大发射功率以及保证每个用户最低数据速率的约束下系统吞吐量的最大化。

仿真结果表明，在多用户的情况下，与线性注水的分数阶功率分配（LWF -FTPA ）算法和等分数阶功率分配（EQ -FTPA ）算法相比，系统吞吐量分别提高了8%和20%，所提策略优于传统算法。

关键词：非正交多址接入；用户分组；功率分配；线性注水；拉格朗日函数中图分类号：TN919.3文献标志码：AUser grouping and power allocation strategy based on NOMA systemJIN Yong 1，LUO Ming 1，2*，DONG Mingyang 1，2（1.Institute of Communication Engineering Application ，Chongqing University of Posts and Telecommunications ，Chongqing 400065，China ；2.Chongqing Key Laboratory of Mobile Communications Technology （Chongqing University of Posts and Telecommunications ），Chongqing 400065，China ）Abstract:An improved user grouping and power allocation strategy was proposed for high complexity problem of optimaluser grouping and power allocation schemes for Non -Orthogonal Multiple Access （NOMA ）systems.Firstly ，the users were grouped ，the first user of each subchannel was determined by channel gain value ，and the remaining users were allocated by greedy matching method.Then ，the power of user was allocated ，and the power allocation problem was divided into two parts ：inter -subchannel and intra -subchannel.The power was allocated by the linear water -filling algorithm for inter -subchannels ，and the power was allocated by the proposed iterative power allocation algorithm for intra -subchannels.Finally ，a Lagrangian function was constructed to maximize the throughput of system under the constraints of maximizing transmit power and guaranteeing the minimum data rate for each user.The simulation results show that in the case of multiple users ，compared with the LWF -FTPA （Linear WaterFilling -Fractional Transmit Power Allocation ）algorithm and EQ -FTPA（EQual -Fractional Transmit Power Allocation ）algorithm ，the proposed strategy has system throughput increased by 8%and20%respectively ，indicating that the strategy is better than traditional algorithms.Key words:Non -Orthogonal Multiple Access (NOMA);user grouping;power allocation;linear water -filling;Lagrangian function引言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。

收稿日期：２０１９ １０ ３１；修回日期：２０１９ １２ ２７ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１７０１０６３） 作者简介：陈发堂（１９６５ ），男，重庆人，研究员，硕导，硕士，主要研究方向为移动通信物理层算法仿真及软件开发；邓青（１９９４ ），女，四川成都人，硕士研究生，主要研究方向为非正交多址接入（ｓ１８０１０１１６８＠ｓｔｄ．ｃｑｕｐｔ．ｅｄｕ．ｃｎ）；石贝贝（１９９６ ），女，安徽淮北人，硕士研究生，主要研究方向为非正交多址接入．下行ＮＯＭＡ系统中一种考虑用户ＱｏＳ的功率分配方案陈发堂，邓　青，石贝贝（重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆４０００６５）摘　要：为了提高未来网络的系统吞吐量和频谱效率，非正交多址接入技术（ｎｏｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ，ＮＯＭＡ）的功率分配问题成为了近年来移动通信领域研究重点。

在保证用户服务质量的前提下，针对下行ＮＯＭＡ系统的功率分配问题进行了研究，在子带间采用迭代注水算法，小范围注水分配各子带的功率，在子带内考虑用户服务质量，利用卡罗需—库恩—塔克（Ｋａｒｕｓｈ Ｋｕｈｎ Ｔｕｃｋｅｒ，ＫＫＴ）条件求出最优功率分配因子，以此最大化系统总吞吐量。

仿真证明，提出的功率分配方案能达到的系统总吞吐量、频谱效率优于传统的功率分配方案，其系统总吞吐量比正交多址接入技术（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ，ＯＭＡ）提升了约４０％以上。

关键词：非正交多址；功率分配；用户服务质量；迭代注水；ＫＫＴ条件中图分类号：ＴＮ９２９．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１ ３６９５（２０２１）０１ ０５４ ０２６９ ０４ｄｏｉ：１０．１９７３４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３６９５．２０１９．１０．０６３０ＰｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｕｓｅｒＱｏＳｉｎｄｏｗｎｌｉｎｋＮＯＭＡｓｙｓｔｅｍＣｈｅｎＦａｔａｎｇ，ＤｅｎｇＱｉｎｇ，ＳｈｉＢｅｉｂｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓ＆Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｆｕｔｕｒｅｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ（ＮＯＭＡ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｒｅ ｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｅｒｖｉｃｅｏｆｕｓｅｒｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｄｏｗｎｌｉｎｋＮＯＭＡｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔｕｓｅｄｔｈｅｉｔｅｒａｔｉｖｅｗａｔｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂｅｔｗｅｅｎｓｕｂ ｂａｎｄｓｔｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｔｈｅｐｏｗｅｒｏｆｅａｃｈｓｕｂｂａｎｄｉｎａｓｍａｌｌｒａｎｇｅ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｅｒｖｉｃｅｏｆｕｓｅｒｓｉｎｔｈｅｓｕｂ ｂａｎｄ，ｉｔｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｆａｃ ｔｏｒｂｙｕｓｉｎｇＫＫＴｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓｏａｓｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｔｈｅｔｏｔａｌｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｔａｌｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔａｎｄｓｐｅｃｔｒｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅａｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ，ａｎｄｔｈｅｔｏｔａｌｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｍｏｒｅｔｈａｎ４０％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＯＭＡ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＮＯＭＡ；ｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎ；ｕｓｅｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｅｒｖｉｃｅ；ｉｔｅｒａｔｉｖｅｗａｔｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ＫＫＴｃｏｎｄｉｔｉｏｎ０　引言不断持续增长的移动数据业务使得第五代移动网络（５Ｇ）成为全球移动通信领域研究的热点。

5G通信网络中基于BAT算法的NOMA系统功率分配方法作者：***来源：《中国新通信》2022年第02期【摘要】由于无线通信系统中频谱资源的稀缺性，优化资源分配的需求日益增加。

非正交多址接入（Non-orthogonal multiple access，NOMA）被认为是第五代移动通信网络（5G）的一种理想的多址方案，其特点是频谱效率高，容量大，能为用户灵活的配置无线资源。

本文提出一种NOMA系统下的资源分配方案，目的是使系统的吞吐量最大化。

将资源分配问题分成两个子问题：用户信道分配问题和功率分配问题，提出一种基于BAT算法的最优功率分配方案。

将提出的方案与基于粒子群优化的功率分配方案和随机功率分配方案进行了比较。

仿真结果表明，我们提出的方案在提高小区吞吐量方面表现更优。

【关键词】 5G NOMA 信道分配 BAT算法功率分配引言：第五代无线通信网络（5G）需要低延迟、高可靠性、用户的大规模连接性，并在资源分配方面提高公平性[1]。

NOMA维护了用户的公平性，同时为频谱稀缺问题提供最佳解决方案。

此外，在下行链路NOMA中，在发射机处执行叠加编码，而在接收机处执行串行干扰消除（Successive Interference Cancellation，SIC），将不同用户的信号分离、解调。

因此，NOMA提高了系统的频谱效率和性能[2]，是5G网络中最有前途和最重要的技术。

一、系统模型假设我们的模型是一个单基站单天线系统，共有N个用户，K个子信道。

系统总带宽为B，将总带宽平均分给K个子信道，则每个信道的带宽为B/K。

让第n个用户占据第k个信道，n∈（1，N），k∈（1，K）。

基站向每个子信道上发送分配在该子信道上的用户的NOMA叠加信号。

由NOMA协议可以得到，发射端，从基站发送到第n个用户的叠加信号y1为：（1）其中，假设子信道k上分配的用户数为Mk，由基站发射的传输信号由sn表示。

pk表示第k个信道基站的传输功率。

一种新型NOMA下行链路功率分配方案
邹诚诚;张达敏;张琳娜;赵沛雯;王义;葛知著
【期刊名称】《小型微型计算机系统》
【年(卷),期】2022(43)12
【摘要】针对如何分配非正交多址接入技术(NOMA)中下行链路用户功率问题,在考虑实际通信环境(同层与异层干扰)情况下,提出使用户系统能效最大化的功率分配方案.该方案主要分为两个阶段:一阶段为子信道上怎样处理用户对匹配,主要采用带权二分图KM用户的匹配算法,最大化用户对之间信道增益差,相较于随机用户匹配算法,系统能效提高了20%左右;且相较于穷举遍历匹配算法,系统能效趋于平衡所需迭代次数提高了67%左右.二阶段采用拍卖模型作为抑制同层、异层干扰的拍卖机制,迭代求解用户对之间对功率的竞争价格,让每对用户对的系统能效最大化,实验数据显示,该方案具有更高系统能效、用户和速率.
【总页数】6页(P2638-2643)
【作者】邹诚诚;张达敏;张琳娜;赵沛雯;王义;葛知著
【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院;贵州大学机械学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP929
【相关文献】
1.一种新型无线传感网络中继功率分配方案
2.一种基于能量效率和用户公平的NOMA下行链路功率分配方案
3.下行NOMA系统中一种考虑用户QoS的功率分
配方案4.协作NOMA系统中的一种新型节能功率分配方案5.卫星网络下行链路基于NOMA的公平功率分配方案
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《毫米波大规模MIMO-NOMA系统的用户分簇和高能效功率分配的研究》篇一毫米波大规模MIMO-NOMA系统的用户分簇与高能效功率分配的研究一、引言随着无线通信技术的飞速发展，毫米波（mmWave）大规模MIMO（Multiple Input Multiple Output）与非正交多址接入（NOMA）技术的结合，已成为现代无线通信系统的重要研究方向。

该技术组合不仅提高了系统的频谱效率和传输速率，还为多用户通信提供了新的可能性。

在如此复杂的系统中，如何进行用户分簇以及进行高效的功率分配成为了研究的关键问题。

本文旨在研究毫米波大规模MIMO-NOMA系统的用户分簇和高能效功率分配的相关技术及挑战。

二、系统模型与用户分簇1. 系统模型毫米波大规模MIMO-NOMA系统利用毫米波频段的带宽资源，结合大规模MIMO技术的优势，实现了高数据传输速率和广覆盖范围的目标。

在系统中，多个基站和用户设备通过NOMA技术共享频谱资源。

2. 用户分簇用户分簇是提高系统性能的关键步骤。

根据用户的信道状态信息（CSI）、业务需求以及空间相关性等因素，将用户划分为不同的簇。

同一簇内的用户具有相似的信道特性，这有助于提高频谱效率和降低干扰。

常见的分簇算法包括基于K-means的聚类算法、基于图论的社区检测算法等。

三、高能效功率分配1. 问题描述在毫米波大规模MIMO-NOMA系统中，功率分配是影响系统能效的关键因素。

合理的功率分配可以在满足用户服务质量（QoS）需求的同时，降低系统能耗，提高能效。

功率分配问题通常需要考虑用户的QoS需求、信道状态、干扰情况等因素。

2. 优化方法为了实现高能效的功率分配，可以采用多种优化方法。

例如，基于贪婪算法的功率分配策略可以根据用户的即时需求进行动态调整；基于凸优化的功率分配算法可以在保证系统性能的同时降低复杂度；而基于人工智能的优化方法如深度学习、强化学习等则可以通过学习历史数据预测未来情况，实现更智能的功率分配。

NOMA系统中利用共轭梯度法的功率分配方案王歌;赵知劲【摘要】通过功率分配,5G通信的关键技术——非正交多址(NOMA)实现发射功率域的多用户复用,有效提高了频谱效率.不同的功率分配方案直接影响系统的吞吐量,针对NOMA下行链路现有功率分配算法存在的局部最优问题,提出了一种利用共轭梯度法的最优功率分配方案,采用共轭梯度法求解用户的加权和速率最大化的优化问题.现有理论证明,该方法可以收敛到全局最优解.仿真结果表明,该方法性能优于已有的固定功率分配(FPA)算法和分数阶发射功率分配(FTPA)算法,且此非正交多址(NOMA)系统性能明显优于正交多址(OMA)系统.【期刊名称】《信号处理》【年(卷),期】2018(034)009【总页数】6页(P1124-1129)【关键词】第五代移动通信;非正交多址接入;功率分配;共轭梯度法【作者】王歌;赵知劲【作者单位】杭州电子科技大学通信工程学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学通信工程学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN929.51 引言随着移动通信的快速发展，频谱效率和系统容量等方面的需求日益增长。

传统的多址方式已经不能满足发展需要，于是业内提出了一种新的多址方式，即NOMA(non-orthogonal multiple access，非正交多址接入)。

作为面向5G的关键技术之一，NOMA通过对同时同频上的用户分配不同的功率，实现功率域的多用户共享，使无线接入总量提高了50%[1]。

现有研究表明NOMA 可以比OMA(orthogonal multiple access，正交多址接入)获得更高的系统容量和更高的频谱效率[2]，因此NOMA系统中的功率分配问题近年来引起学术界的广泛关注。

针对NOMA系统中的功率分配算法的研究，目标函数主要集中在总发射功率最小化[3-5]、中断概率最小化[6-9]、和系统吞吐量最大化[10-13]等方面。