一种MIMO-NOMA系统中功率调整方法及装置与流程

本发明属于移动通信领域，尤其涉及一种mimo-noma系统中功率调整方法及装置。

背景技术：

随着智能终端普及应用及移动新业务需求持续增长，无线传输速率需求呈指数增长，为5g提供了更广阔的应用前景。与4g相比，5g将大幅提升频谱效率、传输速率和系统容量，实现移动通信网络的可持续发展。

每一代移动通信系统的出现,都伴随着多址接入技术的革新。noma(非正交多址接入技术)将功率域由单用户独占改为由多用户共享，从而大大提升了频谱效率，因而noma成为5g中的关键技术之一；mimo(multiple-inputmultiple-output)技术已在4g中得到广泛应用，mimo通过多个天线实现多发多收，充分利用了空间资源，提升了频谱效率、系统容量和传输可靠性。

因此，为了更进一步提升通信系统的频谱效率，目前将noma和mimo结合成为5g研究领域的热点技术之一。在mimo-noma系统中，通信设备装配了多天线，用户也包括多组，因此如何解决不同用户在上行发射数据和下行接收数据的功率控制是mimo-noma系统中的关键问题之一。功率控制是在接收端的接收信号强度和信噪比等指标进行评估的基础上，适时地改变发射功率来补偿无线信道中的路径损耗和衰落，从而在保证用户通信质量的前提下，最低限度的降低发射功率，又不会对无线资源中的其它用户产生干扰，增加系统容量。

但是mimo-noma系统中现有的功率调整方法主要是根据当前信道条件，利用预设设置好的公式或者图论等数学方法，理论计算分配给每个用户的功率，这种功率调整方法虽然简单，但是在实际工程开发中的应用比较困难，而且当上下行信道估计不准确时，这种功率调整方法误差较大，可能使得接收机无法正确解调出对应用户的信号。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种mimo-noma系统中功率调整方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种mimo-noma系统中功率调整方法，包括：

根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率；

根据上行参考信号功率和每个用户的路损计算每个用户的上行信噪比；

根据每个用户的多个上行信噪比和初始发射功率配置每个用户的功率控制指令，并将功率控制指令发送给对应用户，使用户根据功率控制指令调整自身的发射功率。

上述方法中，根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率，包括：

第一用户的实际发射功率大于其余用户的实际发射功率与基站接收机解调门限之和，实际发射功率为每个用户的初始发射功率与对应的路损之差。

上述方法中，根据每个用户的多个上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令，包括：

根据np准则确定每个用户的多个上行信噪比是否满足指定条件，如果是，根据初始发射功率配置每个用户的功率控制指令。

上述方法中，每re上复用第一用户和第二用户；

相应的，根据np准则确定每个用户的多个上行信噪比是否满足指定条件，如果是，根据初始发射功率配置每个用户的功率控制指令，包括：

当p′rx1＞p′rx2时，确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，如果是，配置第一用户的初始发射功率增加第二预设值、第二用户的初始发射功率保持不变的功率控制指令；p′rx1为基站接收的第一用户的信号强度，p′rx2为基站接收的第二用户的信号强度；

当p′rx1＞p′rx2时，确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，且确定第二用户的n个sinr中是否有p个sinr大于高门限，如果是，配置第一用户的初始发射功率增加第二预设值、第二用户的初始发射功率降低第三预设值的功率控制指令。

或者，当p′rx1＞p′rx2时，确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr大于低门限，且第二用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，如果是，配置第一用户和第二用户的初始发射功率同时增加第二预设值的功率控制指令。

上述方法中，根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令之前，还包括：

判断当前时隙是否在功率调整周期内，如果是，则执行根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率配置每个用户的功率控制指令的步骤。

另一方面，本发明提供了一种mimo-noma系统中功率调整装置，包括：

确定模块，用于根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率；

计算模块，用于根据上行参考信号功率和每个用户的路损计算每个用户的上行信噪比；

配置模块，用于根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率配置每个用户的功率控制指令，并将功率控制指令发送给对应用户，使用户根据功率控制指令调整自身的发射功率。

其中，所述配置模块包括：

确定单元，用于根据np准则确定每个用户的上行信噪比是否满足指定条件，如果是，触发配置单元；

配置单元，用于根据初始发射功率配置每个用户的功率控制指令。

又一方面，本发明提供了一种电子设备，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述可执行指令在被所述处理器运行时使得所述处理器执行上述的mimo-noma系统中功率调整方法。

再一方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行所述的mimo-noma系统中功率调整方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明实施例根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率，根据上行参考信号功率和每个用户的路损计算每个用户的上行信噪比，根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令，并将功率控制指令发送给对应用户，使用户根据功率控制指令调整自身的发射功率，使得每个用户的发射功率满足基站接收机的解调要求，从而使基站接收机将用户信号解调出来，同时也提高了系统的频谱效率，增加了系统的接入容量。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为mimo-noma系统模型示意图；

图2是本发明实施例提供的一种mimo-noma系统中功率调整方法流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种mimo-noma系统中功率调整装置示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为mimo-noma系统模型示意图，其中，图1(a)为上行发送过程示意图，图1(b)为上行接收过程示意图，图1(c)为下行发送过程示意图，图1(d)为下行接收过程示意图。

如图1(a)所示，不同用户产生的信息首先经过信道编码、调制，然后再经过层映射、预编码到不同天线，最后经过pdma编码、ofdm调制发送出去；

如图1(b)所示，基站接收到不同用户的信号后，经过ofdm解调，然后再经过pdma检测，空时解码、解调、信道检测，首先将功率最大的用户信号检测出来，然后再将该用户信号消除，分别检测出其他用户的信号；

如图1(c)所示，基站将不同用户信号经信道编码、调制，然后再经过层映射、预编码到不同天线端口，再经过pdma编码将不同用户的信号在同一个资源单元(resourceelement，以下简称re)复用，最后经过ofdm调制发送出去；

如图1(d)所示，用户接收不同天线的信号，首先经过ofdm解调，然后经过pdma多用户检测、空时解码、解调，最后通过信道解码过程将信号恢复出来。其中，pdma多用户检测过程中先将功率大的用户检测出来，如果该信号即为本用户信号则停止检测；否则，将已检测出的大功率用户信号从接收信号中消除，继续检测。

下面详细描述本发明的各种具体实施例：

图2是本发明实施例提供的一种mimo-noma系统中功率调整方法流程示意图，如图2所示，该方法包括：

101、根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率；

noma-mimo系统中，3gpp协议中未规定如何配置每re上多用户的初始发射功率，本发明实施例以每re复用两用户为例说明如何对每re上的两个用户的初始发射功率进行配置。

设ppusch,c(i)为用户在小区c上对应子帧i或时隙i上初始发射功率，

其中，pcmax,c(i)是用户设备(userequipment，以下简称ue)在小区c上对应子帧i或时隙i上最大发送功率，mpusch,c(i)是pusch信道在小区c上对应子帧i或时隙i上资源块(resourceblock，简称rb)数目，po_pusch,c(j)包含小区级参数po_nominal_pusch(j)及ue级参数po_ue_pusch(j)，αc(j)为系统配置，plc表示用户到基站的路损值，δtf,c(i)由ue级参数deltamcs-enabled确定，fc(i)为当前pusch功率控制调整状态，fc(i)＝fc(i-1)+δpusch,c(i-kpusch)，δpusch,c(i-kpusch)由第(i-kpusch)个子帧发送功率控制(transmissionpowercontrol，tpc)指令确定，例如，令δpusch,c＝±1表示该功率控制指令为增加或下降用户的初始发射功率，δpusch,c＝0表示对用户的初始发射功率不调整。

具体地，为了保证基站sic接收机可以解调出不同用户信号，假设sic接收机先行解调第一用户信号，根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定的每个用户的初始发射功率，需满足：

第一用户的实际发射功率大于其余用户的实际发射功率与基站接收机解调门限之和，实际发射功率为每个用户的初始发射功率与对应的路损之差。

具体地，设ppusch,c,1为第一用户的初始发射功率，ppusch,c,2为第二用户的初始发射功率，当pl1＜pl2时，则

ppusch,c,1-pl1＞ppusch,c,2-pl2+α'thr

其中，pl1为第一用户的路损，pl2为第二用户的路损，α'thr为基站sic接收机的解调门限，ppusch,c,1-pl1为第一用户的接收功率，ppusch,c,2-pl2为第二用户的接收功率。

如果每re上有三个用户，当pl1＜pl2时，则

ppusch,c,1-pl1＞(ppusch,c,2-pl2)+(ppusch,c,3-pl3)+α'thr

其中，pl3为第三用户的路损，ppusch,c,3为第三用户的初始发射功率ppusch,c,3-pl3为第三用户的接收功率。以此类推，可得到每re上复用多用户的下行初始功率分配。

本发明实施例中用户的最大发射功率为23dbm，上行信号带宽为20mhz，则mpusch,c(i)＝100，小区级参数po_nominal_pusch(j)配置为-80，ue级参数po_ue_pusch(j)配置为0；δtf,c(i)＝0，fc(i)＝0；

设基站sic接收机解调门限α'thr＝4db，第一用户的路损pl1为80db,第二用户的路损pl2为95db，则根据

得到第一用户和第二用户的初始发射功率，ppusch,c,1＝20dbm，ppusch,c,2＝23dbm，则第一用户的接收功率ppusch,c,1-pl1为-60dbm，第二用户的接收功率ppusch,c,2-pl2为-72dbm。

102、根据每个用户的上行参考信号功率和对应路损计算每个用户的上行信噪比；

设p′rx1为基站接收的第一用户的信号强度，p′rx2为基站接收的第二用户的信号强度，sinr′1为第一用户的上行信噪比，sinr′2为第二用户的上行信噪比，当p′rx1＞p′rx2时，则

其中，psrs,1为第一用户的上行参考信号功率，psrs,2为第二用户的上行参考信号功率，i′other1为上行其他小区用户对第一用户的干扰信息，i′other2为上行其他小区用户对第二用户的干扰，n′o为基站底噪。

同理，当p′rx1＜p′rx2时，

由于每个用户在不停的运动，因此每个用户的路损和干扰也发生多次变化，从而导致信噪比也是变化的，因此需要多次计算每个用户的上行信噪比。

103、根据每个用户的多个上行信噪比和初始发射功率配置每个用户的功率控制指令，并将功率控制指令发送给对应用户，使用户根据功率控制指令调整自身的发射功率。

其中，根据每个用户的多个上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令，包括：

根据np准则确定每个用户的多个上行信噪比是否满足指定条件，如果是，根据初始发射功率配置每个用户的功率控制指令。

具体地，当p′rx1＞p′rx2时，确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，如果是，配置第一用户的初始发射功率增加第二预设值、第二用户的初始发射功率保持不变的功率控制指令；

进一步地，当p′rx1＞p′rx2时，确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，且确定第二用户的n个sinr中是否有p个sinr大于高门限，如果是，配置第一用户的初始发射功率增加第二预设值、第二用户的初始发射功率降低第三预设值的功率控制指令；

或者，当p′rx1＞p′rx2时，确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr大于低门限，且第二用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，如果是，配置第一用户和第二用户的初始发射功率同时增加第二预设值的功率控制指令。

本发明实施例中，第二预设值和第三预设值可以相同，也可以不同，本发明实施例对此不作具体限定，具体地，第二预设值和第三预设值可以是一个或多个步长，具体可以根据功率调整的速度来设置第二预设值和第三预设值。

需要说明的是，本发明实施例中p′rx1＞p′rx2的判定步骤和根据np准则确定每个用户的多个上行信噪比是否满足指定条件的步骤也可以调换，本发明实施例对该两个步骤的先后执行关系不作限制。

表1为每个用户的初始发射功率调整表，其中，sinrthr1为sinr′1的低门限，sinrthr2为sinr′2的低门限。

表1(p′rx1＞p′rx2)

进一步地，根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令之前，还包括：

判断当前时隙是否在功率调整周期内，如果是，则执行根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令的步骤。

本发明实施例np准则中设n＝4，p＝3，sinrthr1＝0db，sinrthr2＝6db，如果当前时隙是否在功率调整周期内，p′rx1＞p′rx2，第一用户的sinr′1分别为{10，8，6，6}，第二用户的sinr′2分别为{4，5，5，6}，根据表3可得到第一用户和第二用户的初始发射功率不用调整，因此基站将通过pdcch信道下发tpc命令δpusch,c＝0，即配置第一用户和第二用户的初始发射功率均不调整的功率控制指令。

每个用户收到基站发送的功率控制指令后，根据对应的功率控制指令调整自身的发射功率。

例如，第一用户收到增加第一用户的初始发射功率的功率控制指令后，将其初始发射功率增加第一指定数量的步长，第二用户收到降低第二用户的初始发射功率的功率控制指令后，将其初始发射功率减少第二指定数量的步长。

本发明实施例根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率，根据上行参考信号功率和每个用户的路损多次计算每个用户的上行信噪比，根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令，并将功率控制指令发送给对应用户，使用户根据功率控制指令调整自身的发射功率，使得每个用户的发射功率满足基站接收机的解调要求，从而使基站接收机将用户信号解调出来，同时也提高了系统的频谱效率，增加了系统的接入容量。

图3是本发明实施例提供的一种mimo-noma系统中功率调整装置示意图，如图3所示，该装置包括：确定模块11，计算模块12和配置模块13；

其中，确定模块11，用于根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率；

具体地，确定模块11确定的第一用户的实际发射功率大于其余用户的实际发射功率与基站接收机解调门限之和，实际发射功率为每个用户的初始发射功率与对应的路损之差。

计算模块12，用于根据上行参考信号功率和每个用户的路损计算每个用户的上行信噪比；

配置模块13，用于根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率配置每个用户的功率控制指令，并将功率控制指令发送给对应用户，使用户根据功率控制指令调整自身的发射功率。

具体地，配置模块13包括确定单元和配置单元；

确定单元，用于根据np准则确定每个用户的上行信噪比是否满足指定条件，如果是，触发配置单元；

配置单元，用于根据初始发射功率配置每个用户的功率控制指令。

本发明实施例以每re复用两用户为例进行说明如何对每re的两个用户的下行功率进行分配，但不限于每re复用两个用户。

其中，确定单元包括第一确定子单元和第二确定子单元；

第一确定子单元，用于确定p′rx1＞p′rx2时，触发第二确定子单元；

第二确定子单元，用于确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，如果是，触发配置单元；

配置单元，用于配置第一用户的初始发射功率增加第二预设值、第二用户的初始发射功率保持不变的功率控制指令。

需要说明的是，本发明实施例中第一确定子单元和第二确定子单元的顺序也可以调换，本发明实施例不限制第一确定子单元和第二确定子单元的先后动作关系。例如，第二确定子单元，用于确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，如果是，触发第一确定子单元；

相应的，第一确定子单元用于确定p′rx1＞p′rx2时，触发配置单元。

或者，第二确定子单元，用于确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，且确定第二用户的n个sinr中是否有p个sinr大于高门限，如果是，触发配置单元；

相应的，配置单元，用于配置第一用户的初始发射功率增加第二预设值、第二用户的初始发射功率降低第三预设值的功率控制指令。

或者，第二确定子单元，用于确定第一用户的n个sinr中是否有p个sinr大于低门限，且第二用户的n个sinr中是否有p个sinr小于低门限，如果是，触发配置单元；

相应的，配置单元，用于配置第一用户和第二用户的初始发射功率同时增加第二预设值的功率控制指令。

进一步地，本发明实施例还包括判定模块，用于判断当前时隙是否在功率调整周期内，如果是，触发配置模块。

本发明实施例根据每个用户的路损和基站接收机解调门限，确定每个用户的初始发射功率，根据上行参考信号功率和每个用户的路损多次计算每个用户的上行信噪比，根据每个用户的上行信噪比和初始发射功率确定每个用户的功率控制指令，并将功率控制指令发送给对应用户，使用户根据功率控制指令调整自身的发射功率，使得每个用户的发射功率满足基站接收机的解调要求，从而使基站接收机将用户信号解调出来，同时也提高了系统的频谱效率，增加了系统的接入容量。

图4是本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图，下面，参考图4来描述根据本申请实施例的电子设备。

如图4所示，电子设备100包括一个或多个处理器101和存储器102。

处理器101可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备100中的其他组件以执行期望的功能。

存储器102可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器101可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的mimo-noma系统中功率调整方法以及/或者其他期望的功能。

在一个示例中，电子设备100还可以包括：输入装置103和输出装置104，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

例如，该输入装置103可以包括摄像装置，用于采集输入图像。此外，该输入设备103还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置104可以向外部输出各种信息，包括确定出的前景掩模特征图。该输出设备104可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图100中仅示出了该电子设备100中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备100还可以包括任何其他适当的组件。

示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的mimo-noma系统中功率调整方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的mimo-noma系统中功率调整方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。