本申请涉及通信技术领域，具体涉及非正交多址技术下的功率分配技术。
背景技术：
1.musa
随着通信技术的发展，无线接入设备的数量和数据流量的消耗将呈现爆炸式增长。在先前的无线通信系统中，均使用正交多址接入技术(oma)。但是，由于在oma技术中给不同用户分配的资源需要保持正交，因此能够共享
相同信道资源的用户数量是受限的。为了应对这样的局限性，有研究学者提出了非正交多址接入技术(noma)技术。该技术能够提升系统的容量同时提高系统的频谱效率，以便可以更高效率的完成通信。noma的基本思想是以引入用户间的干扰为代价，以达到不同用户在信道资源上的共用。多用户共享接入(musa)技术是中兴通讯提出的一种码域的noma技术。在该技术中，各用户的调制符号通过复数扩展序列扩展可以实现多个用户数据的叠加传输。此外，该技术利用了串行干扰消除(sic)技术，来完成多用户检测，sic的原理是将其他用户数据视作待检测用户数据的干扰。musa由于其复数序列的多样性和低互相关性，非常适用于物联网业务。
在musa技术中，各个用户的数据使用复数多元码序列来区分不同的用户，不同用户所使用的码序列不需要保证完全正交。因此musa技术在接收端会存在由于非正交所带来的多址干扰(mai)，为了应对mai，musa技术在接收端采用干扰消除技术实现各个用户数据的检测接收，以便恢复出各个用户发射的数据。同时在非正交多址技术中，干扰消除技术的如何应用与系统中用户发射功率的分配情况有很大关系。
2.功率分配方法
musa系统在发射端各个用户选用复数多元序列对用户的数据进行扩展，各用户扩展之后的数据可以叠加传输，然后在接收端采用mmse-sic完成多用户检测。在sic检测中，需要首先计算各用户的sinr，先检测sinr最大的用户的数据。这是由于sic检测具有误码传播现象，即前面检测用户数据的准确性会影响后面用户数据的检测，因此需要确保前面检测用户数据的准确率。而功率分配则直接影响着各用户的sinr，影响接收端用户的mai，进而影响musa系统接收端的检测性能。因此，需要分析讨论功率分配对musa系统性能的影响。
针对noma系统的功率分配，研究发现其会影响noma系统的遍历和速率以及中断概率，为此，业界提出了一些新的功率分配方案，在保证noma系统性能优于oma性能的同时，也保证了不同用户之间的公平性。然而，对于musa系统的功率分配方案鲜少有人研究，而且noma系统功率分配的研究只针对和速率以及中断概率，未能综合考虑功率分配对系统的误码率性能产生的影响。
现有的功率分配方法，进而较为难以准确地估计出来信道增益，分配方法复杂，计算复杂度较高，不易于实现。
技术实现要素：
本发明是为了解决现有的noma系统的功率分配方法难以准确地估计出来信道增益，以及分配方法复杂的问题，从而提供一种musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法。
musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，其特征是：在musa下行多用户的场景下，它包括以下步骤：
步骤一、接收端从无线信道接收musa上行链路发射的各用户的发射信号，所述各用户的发射信号分别插入有导频信号；
步骤二、根据步骤一中所述各用户的发射信号中的导频行信进道估计，获得各用户的信道增益h；
步骤三、基站对各个用户的信道增益进行排序，将各用户调整为：|h1|2≤|h2|2≤l≤|hk|2≤l≤|hk|2
的顺序；其中k为用户，；且k为正整数；
步骤四、用户通过步骤二获得的信道增益h和各用户选取的扩展序列w，计算得到等效信道系数f；
步骤五、用户根据步骤一所述的各用户的发射信号和步骤四获得的各用户选取的扩展序列w及步骤四得到的等效信道系数f，计算未检测用户的sinr；
步骤六、根据步骤五获得的各用户的sinr获得各用户的信道容量即：能够达到的各各用户速率为rk
步骤七、基站将各用户速率rk求和得到用户和速率，并进行误码率分析；
步骤八、基站对功率分配进行调整；完成一次musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配。
本发明取得的有益效果：
本方法综合考虑信道容量以及误码率性能，有效性和可靠性都能得到保障。本方案提出的功率分配算法，只需要在musa系统中上行发送导频，进而较为准确地估计出来信道增益，就可以对下行的用户进行功率分配，方法简单，计算复杂度较低，易于实现。
附图说明
图1是本发明解调译码过程的检测流程示意图；
图2是两用户功率分配场景模型
图3是用户和速率与功率分配系数关系仿真示意图；
图4是误码率与功率分配系数关系仿真示意图；
具体实施方式
具体实施方式一、musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，
对于musa下行多用户的场景，基站对各用户进行功率分配，各用户共享相同的时频信道资源。每个用户接收到信号后，采用mmse-sic来分别检测出各自需要的数据。
在两个用户的功率分配的基础上，提出了兼顾信道容量和误码率的musa下行功率分配方法，并对多用户场景进行了推广。
在场景模型中，将基站分别与用户k的信道增益设为hk，用户k的调制符号、扩展序列设为xk、wk；基站分配给每个用户的功率系数为ck。不失一般性，设定多个用户的信道增益|h1|2≤|h2|2≤l≤|hk|2≤l≤|hk|2。功率分配系数应满足c1≥c2≥l≥ck≥l≥ck。此时，musa系统可以达到较高的信息和速率以及误码率性能。理论上得到的和速率如下。
在接受端各用户的sinr为
进一步，可以得到各用户的信道容量即可以达到的各用户速率为
将各用户速率求和可以得到用户和速率为
具体的功率分配和mmse-sic检测方案以两个用户举例进行说明。信道增益|h1|2＞|h2|2时，得出需要取c1＜c2，也就是p1＜p2，即基站分配给用户1的功率小于分配给用户2的功率。此时，根据mmse-sic的检测原理，在用户1端，首先检测用户2的数据，然后将检测出的用户2的数据进行重构，之后从接收信号中减去，然后利用新的接收信号检测用户1的数据；在用户2端，同样首先检测用户2的数据，但因用户2不需要用户1的数据，因此不需要再进行重构消除的操作，直接得到检测出的用户2的数据即可；信道增益|h12＜|h2|2时，可以根据相同的原理进行分配检测；考虑特殊情况，即|h1|2＝|h2|2时，根据提出的功率分配策略，应使c1＝c2，即基站分配给用户1和用户2的发射功率相等。根据mmse-sic的检测原理，接收端既可以选择先检测用户1的数据，也可以选择先检测用户2的数据。
整个系统的工作流程如下：
五、发明效果：
通过本方法可以综合考虑信道容量以及误码率性能，有效性和可靠性都能得到保障。本方案提出的功率分配算法，只需要在musa系统中上行发送导频，进而较为准确地估计出来信道增益，就可以对下行的用户进行功率分配，方法简单，计算复杂度较低，易于实现。
六、附图及附图说明(技术方案涉及产品形状或构造的，必须提供有图)：
七、提供至少一个具体实施方式：
这里给出一个具体的实施方案。
本节中进行两个用户场景下的多用户共享接入技术下行链路的功率分配和检测方法具体过程如下。
假设发射端即基站有一根天线，接受端为两个单天线用户。场景模型如图2所示。基站进行对用户1和用户2发射功率的分配，用户1和用户2共享相同的时频信道资源，用户1端和用户2端的接收信号均包含用户1和用户2的数据。
图2两用户功率分配场景模型
步骤一(一)、基站对两个用户的数据采用1/2码率的turbo编码进行信道编码和qpsk的调制方式进行调制，然后随机选择多用户共享接入的扩展序列对调制符号进行序列扩展。
步骤一(二)、将信道参数进行初始化，采用理想高斯白噪声信道，并分别对用户1和用户2进行信道增益的初始化为0.15和0.2。
步骤二、两个用户分别向基站发送导频，基站根据接收到的导频进行信道估计，计算出信道增益。信道估计为理想估计。
步骤三、依据信道估计的结果，将两个用户的信道增益按照大小进行排序，信道增益大的用户分配较小的发射功率，信道增益小的用户分配较大的发射功率。发射功率随功率分配系数变化而变化。通过天线发送到高斯白噪声信道之中。
步骤四、两个用户接收到信号后，选择一个用户端，计算信号里面的每个用户的信干噪比sinr并进行排序。先对sinr较大的用户进行mmse检测，之后进行qpsk解调和turbo译码，并对信息进行检验是否正确，正确的话重构该用户的数据并消除，重构后的数据可以看作是待检测用户的干扰，因此需要将该干扰从接收信号减去，译码错误则不进行重构消除操作。检测该用户端的信息是否被检测出来，否的话重复步骤四；是的话执行下一步。
步骤五、检测每个用户端是否都已检测得到信息。是的话结束；否的话用户端序号加一，执行步骤四。
参数配置如下：
以表中的参数进行建模仿真，得到用户和速率和误码率的性能如图3所示；
图3显示了在实际用户功率分配中，在|h1|2＜|h2|2的条件下，应使得c1＞c2，这样才能使得用户1和用户2的和速率更优，才能达到更优的信道容量。同时，由该结果仍然可以看出，随着p/n的增大，信道容量受功率分配的影响越来越小。
图4显示了在|h1|2＜|h2|2的条件下，c1＞c2时musa系统的检测ber更低，检测性能更优，这与前面用户和速率的分析结果一致。根据仿真结果，用户1的ber在c1＜0.5的范围内先减少后增大，在c1≥0.5的范围内ber则不断减少；而用户2的ber在c1＜0.5的范围内ber不断增大，在c1≥0.5的范围内则先减少后增大；用户1和用户2的平均ber在c1＜0.5的范围内先减少后增大，在c1≥0.5的范围内同样先减小后增大，且平均ber在c1＝0.65，即c2＝0.35时取得最小值。
综上所述，通过信道容量即用户和速率以及检测ber两个角度的分析，可以得出用户的功率分配会对musa的检测性能产生影响，同时由于mmse-sic检测具有误码传播的特点，前面检测用户数据的结果会影响后面用户数据的检测。
此外，在musa下行场景中，不失一般性，在|h1|2≤|h2|2≤l≤|hk|2≤l≤|hk|2条件下，为了达到更优的用户和速率以及更好的检测ber，应将功率分配系数设为c1≥c2≥l≥ck≥l≥ck。而在信号功率相比噪声功率很大时，即p/n很大时，系统用户的和速率几乎不受功率分配的影响，当p/n→∞时则仅与用户与基站间的信道增益有关。而在检测ber的分析中，具体分析了系统实际检测ber受功率分配系数的影响，同时也验证了信道容量分析的正确性。
1.musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，其特征是：在musa下行多用户的场景下，它包括以下步骤：
步骤一、接收端从无线信道接收musa上行链路发射的各用户的发射信号，所述各用户的发射信号分别插入有导频信号；
步骤二、根据步骤一中所述各用户的发射信号中的导频行信进道估计，获得各用户的信道增益h；
步骤三、基站对各个用户的信道增益进行排序，将各用户调整为：
|h1|2≤|h2|2≤l≤|hk|2≤l≤|hk|2
的顺序；其中k为用户，；且k为正整数；
步骤四、基站通过步骤二获得的信道增益h和各用户选取的扩展序列w，计算得到等效信道系数f；
步骤五、用户根据步骤一所述的各用户的发射信号和步骤四获得的各用户选取的扩展序列w及步骤四得到的等效信道系数f，计算未检测用户的sinr；
步骤六、根据步骤五获得的各用户的sinr获得各用户的信道容量即：能够达到的各个用户速率为rk；
步骤七、基站将各用户速率求和可以得到用户和速率，并进行误码率分析；
步骤八、基站对功率分配进行调整。完成一次musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配。
2.根据权利要求1所述的musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，其特征在于步骤四中，站根据步骤一所述的各用户的发射信号和步骤三获得的各用户选取的扩展序列w及步骤三得到的等效信道系数f，计算未检测用户的sinr的具体方法为：
用户通过公式：
3.根据权利要求1所述的musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，其特征在于步骤五中，用户根据步骤二获得的各用户的sinr获得各用户的信道容量即：能够达到的各各用户速率为rk的具体方法是：
基站通过公式：
获得。
4.根据权利要求1所述的musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，其特征在于步骤六中，基站将各用户速率求和可以得到用户和速率的具体方法是：
基站通过公式：
获得。
5.根据权利要求2所述的musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，其特征在于步骤在基站计算未检测用户的sinr后，执行步骤五一；
步骤五一、选取未检测用户中sinr最大的用户，执行步骤五二；
步骤五二、对步骤五一的选取的sinr最大的用户进行mmse检测，然后执行步骤五三；
步骤五三、对步骤五一的选取的sinr最大的用户的发射信号进行解调译码并输出。
6.根据权利要求5所述的musa下行链路的综合考虑信道容量和误码率的功率分配方法，其特征在于在步骤五三中的行解调译码过程中，基站判断译码结果是否正确，如果判断结果为是，则执行步骤五四，如果判断结果为否，则执行步骤五五，
步骤五四、重构该用户的数据并消除，结束功率分配。
步骤五五、不对该用户的数据进行重构消除，返回执行步骤五一。
技术总结