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专利号: 2020114214815
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-04-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于QoE的MIMO‑NOMA系统功率分配方法,其特征在于,包括以下步骤:建立MIMO‑NOMA系统下的网页浏览业务MOS模型,从中获取从用户速率到MOS函数的映射关系,即MOS模型将客观指标映射为用户对网页浏览的主观感知质量,单个用户UEb,t对网页浏览的主观感知质量表示为:其中, 为用户UEb,t对网页浏览的主观感知质量;C1、C2表示网页浏览业务的仿真参数;Rb,t为用户UEb,t的吞吐量; 为一个常数,表示为 W为信道带宽;FSb,t为用户UEb,t浏览网页的大小;

基于斯塔克尔伯格博弈思想,将基站作为功率资源的拥有者,设置为博弈中的卖方,用户作为资源的竞争者,设置为博弈中的买方;

以最大化MOS值作为优化目标,建立用户端的最大MOS效用函数,包括:约束条件C1:

约束条件C2:

约束条件C3:

约束条件C4:

约束条件C5:

其中,Ub,t为单个用户UEb,t的MOS效用函数;C1、C2表示网页浏览业务的仿真参数;W为信道带宽;pb,t表示基站分配给第b簇中的第t个用户的功率;hb,t为第b簇中的第t个用户的有2

效信道增益; 为检测矩阵的共轭转置;δ为加性高斯白噪声;Rb,t为用户UEb,t的吞吐量;

为一个常数,表示为 FSb,t为用户UEb,t浏览网页的大小;λb,t为卖方基站对单个买方用户UEb,t所出售的单位功率价格;T为每个簇内用户的数量;ptot为基站可发射的总功率;B为基站天线的数量,每根天线为一个簇;ROMA为正交多址系统下的吞吐量;G为系统中总用户的数量;MOSmin为用户最小MOS值的限制;

设置单位功率成本,建立基站端的最大化效用函数,包括:

其中, 为基站对单个用户UEb,t的效用函数;λb,t为卖方基站对单个买方用户UEb,t所出售的单位功率价格;cb,t表示基站向用户UEb,t设置的单位功率成本;pb,t表示基站分配给第b簇中的第t个用户的功率;

用KKT条件求解出用户所分配的最优功率表达式和最优单位功率价格;

更新拉格朗日乘数进行迭代,直到用户与基站达到斯塔克伯格均衡;

根据最后收敛的功率值计算用户的MOS值,完成功率分配。

2.根据权利要求1所述的一种基于QoE的MIMO‑NOMA系统功率分配方法,其特征在于,用KKT条件求解出用户所分配的最优功率表达式和最优单位功率价格包括:将用户端的最大MOS效用函数转化为凸优化问题,并采用拉格朗日乘数法求解;

利用KKT条件,得到买方用户所分配的最优功率

将最优发射功率表达式代入基站效用函数中,然后对单位功率价格求导,令其等于0,求解可得到卖方最优价格。

3.根据权利要求2所述的一种基于QoE的MIMO‑NOMA系统功率分配方法,其特征在于,将用户端的最大MOS效用函数转化为凸优化问题,并采用拉格朗日乘数法求解包括:其中,Lb,t(pb,t,αb,t,βb,t,ηb,t,ωb,t)为用户端MOS效用函数的拉格朗日函数,pb,t表示基站分配给第b簇中的第t个用户的功率,αb,t为约束条件C2下的拉格朗日乘数,βb,t为约束条件C3下的拉格朗日乘数,ηb,t为约束条件C4下的拉格朗日乘数,ωb,t为约束条件C5下的拉格朗日乘数; 为用户UEb,t对网页浏览的主观感知质量;λb,t为卖方基站对单个买方用户UEb,t所出售的单位功率价格;pb,t为基站分配给第b簇中的第t个用户的功率;ptot为基站可发射的总功率;B为基站天线的数量;T为每个簇内用户的数量;G为系统中总用户的数量;

2

δ为加性高斯白噪声;hb,t为第b簇中第t个用户的有效信道增益; 为检测矩阵的共轭转置;MOSmin为用户最小MOS值的限制。

4.根据权利要求3所述的一种基于QoE的MIMO‑NOMA系统功率分配方法,其特征在于,买方用户所分配的最优功率 表示为:其中,C1为网页浏览业务的仿真参数;W为信道带宽;Rb,t为用户UEb,t的吞吐量。

5.根据权利要求4所述的一种基于QoE的MIMO‑NOMA系统功率分配方法,其特征在于,卖方最优价格表示为:

6.根据权利要求1所述的一种基于QoE的MIMO‑NOMA系统功率分配方法,其特征在于,更新拉格朗日乘数进行迭代,直到用户与基站达到斯塔克伯格均衡包括以下步骤:系统初始化,初始化时系统已经将用户分为B簇,簇间平均分配功率,每簇里用户能够进行分配的总功率为ptot/B;

基站初始报给用户的单位功率价格为成本价cb,t,用户初始所购买的功率量pb,t从0开始迭代;

计算出最优单位功率价格 再把 带入最优功率表达式,求得最优功率每次迭代以固定的步长更新拉格朗日乘数,再进行下次最优价格和功率计算,当价格和功率均收敛,计算出每个用户的MOS值。