能量效率最大化的非正交多址接入系统功率分配方法

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221267

摘要/Abstract

摘要：

为了提高蜂窝网络非正交多址接入系统的能量效率，减少功率消耗，提出了一种基于系统能量效率最大化的非正交多址接入系统功率分配算法。通过对数学模型的分析，在满足一定条件下，将多用户非正交多址接入系统的功率分配问题转化为系统容量最大化问题进行求解；当条件不满足时，给出了通过次梯度法和障碍函数法进行求解的方法。仿真结果表明：该算法与现有方法相比具有显著的性能提升。

关键词: 通信与信息系统, 非正交多址接入系统, 能量效率最大化, 功率分配, 丁克尔巴赫算法

Abstract:

In order to improve energy efficiency and reduce power consumption， a non-orthogonal multiple access （NOMA） power allocation algorithm based on system energy efficiency maximization is proposed for NOMA systems in cellular networks. The multi-user NOMA power distribution problem is transformed into system capacity maximization problem by analyzing the mathematical model under certain conditions. When the conditions are not satisfied， the subgradient method and obstacle function method are used to solve the problem. Simulation results show that the proposed algorithm has significant performance improvement compared with existing methods.

Key words: communication and information system, non-orthogonal multiple access system, energy efficiency maximization, power distribution, Dinkelbach algorithm

中图分类号:

TN92

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图/表 5

表1

仿真参数"

仿真参数	参数值
基站最大发送功率 $P T o t a l$ /dBm	46
基站固定功率损耗 $P C$ /dBm	30
小区半径/m	500
用户距基站的最小距离/m	20
用户分布方式	均匀分布
系统带宽W/MHz	5
用户数量N	［5 ： 5 ： 50］
用户组上限 $U m a x$	［2， 4， 6］
大尺度衰落 $L k, m$ /dB	$128.1 + 37.6 l g (d k, m)$
小尺度衰落 $L s$	$g k 2 / 2.64$
噪声功率谱密度 dBm·Hz^-1	-174
用户最小速率需求 $R m i n$ /Mbps	［0.25， 0.5，…， 5］
丁克尔巴赫算法容许误差 $ξ$	$1 × 10 - 6$
次梯度法收敛阈值	$1 × 10 - 3$
次梯度法初始拉格朗日乘子 $ε (0)$	1
次梯度法步长 $τ$	$1 × 10 - 3$
障碍函数法搜索参数a	0.1
障碍函数法搜索参数b	0.8
乘比例系数c	10
近似精度参数t	2
牛顿法收敛阈值 $π i n$	$1 × 10 - 3$
障碍函数法收敛阈值 $π o u t$	$1 × 10 - 3$

表1

图1

图2

图3

图4

参考文献 15

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