能量有效的NOMA多用户-多信道匹配算法

发布时间：2024-02-03 02:25

　　针对非理想信道状态信息(channel state information,CSI)下面向海量用户的无线资源高效分配难题,通过引入非正交多址(non-orthogonal multiple access,NOMA)技术提出了一种能量有效的多用户-多信道匹配方案。首先,考虑用户中断概率约束,建立以最大化系统能量效率为目标的非理想CSI蜂窝下行NOMA系统信道和功率联合分配优化问题;然后,将建立的含概率约束的优化问题转化为非概率约束优化问题,并从中解耦出用户-信道匹配优化问题;最后,将面向能量效率的NOMA用户-信道匹配优化问题映射为婚姻匹配问题,进而提出一种高效低复杂度的双边匹配算法实现了多用户-多信道的动态匹配。仿真结果表明,提出的匹配算法性能优于传统匹配算法,能够提供更高的系统能效、实现更低的用户中断概率且收敛速度更快。

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【部分图文】：

图1系统场景图

考虑图1所示的单蜂窝下行多用户-多信道NOMA系统，其中基站（basestation,BS）位于半径为RD的蜂窝-小区中心，M个活跃用户随机分布在基站周围，活跃用户集合为U={U1,U2，…，UM}，Um表示第m个活跃用户；基站的授权频段总带宽为BW，均匀划分成N个带宽相同的信....

图2用户数与系统能效关系曲线（Pmax=30dBm，εout=0.02，δe2=0.05,n=8,M=75)

图2给出了NOMA系统活跃用户数与系统总能效的关系曲线。可以看到，当用户数M≤40时，本文算法获得的系统能效随着用户数的增加迅速上升；当用户数40<M≤50时，系统能效增长缓慢；当用户数M>50后，NOMA系统的能量效率趋于水平。文献[2]中的传统OMA系统用户-信道匹配算法和文....

图3信道估计误差对系统能效的影响（Pmax=35dBm,Nm=2，εout=0.02,n=8,M=75)

图4给出了NOMA系统能效与可用信道数的关系曲线。考虑到系统总带宽BW不变的假设会带来信道带宽和信道数目同时改变的问题，此处使用最小信道带宽的假设，其对应的信道数为N=18。图4信道数与系统能效关系曲线（Pmax=25dBm,M=56，εout=0.02,Um=75)

图4信道数与系统能效关系曲线（Pmax=25dBm,M=56，εout=0.02,Um=75)

图3信道估计误差对系统能效的影响（Pmax=35dBm,Nm=2，εout=0.02,n=8,M=75)可以看到，随着信道数目N的增加，NOMA系统能效逐渐上升，但上升速度逐渐变慢。例如，给定M=56，在N≤17时系统能效的增长速度快于N>17时能效的增长速度。究其原因，是信道....

本文编号：3893551