針對非理想信道狀態(tài)信息(channel state information,CSI)下面向海量用戶的無線資源高效分配難題,通過引入非正交多址(non-orthogonal multiple access,NOMA)技術(shù)提出了一種能量有效的多用戶-多信道匹配方案。首先,考慮用戶中斷概率約束,建立以最大化系統(tǒng)能量效率為目標(biāo)的非理想CSI蜂窩下行NOMA系統(tǒng)信道和功率聯(lián)合分配優(yōu)化問題;然后,將建立的含概率約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為非概率約束優(yōu)化問題,并從中解耦出用戶-信道匹配優(yōu)化問題;最后,將面向能量效率的NOMA用戶-信道匹配優(yōu)化問題映射為婚姻匹配問題,進(jìn)而提出一種高效低復(fù)雜度的雙邊匹配算法實現(xiàn)了多用戶-多信道的動態(tài)匹配。仿真結(jié)果表明,提出的匹配算法性能優(yōu)于傳統(tǒng)匹配算法,能夠提供更高的系統(tǒng)能效、實現(xiàn)更低的用戶中斷概率且收斂速度更快。

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【部分圖文】：

圖1系統(tǒng)場景圖

考慮圖1所示的單蜂窩下行多用戶-多信道NOMA系統(tǒng)，其中基站（basestation,BS）位于半徑為RD的蜂窩-小區(qū)中心，M個活躍用戶隨機分布在基站周圍，活躍用戶集合為U={U1,U2，…，UM}，Um表示第m個活躍用戶；基站的授權(quán)頻段總帶寬為BW，均勻劃分成N個帶寬相同的信....

圖2用戶數(shù)與系統(tǒng)能效關(guān)系曲線（Pmax=30dBm，εout=0.02，δe2=0.05,n=8,M=75)

圖2給出了NOMA系統(tǒng)活躍用戶數(shù)與系統(tǒng)總能效的關(guān)系曲線�？梢钥吹剑�(dāng)用戶數(shù)M≤40時，本文算法獲得的系統(tǒng)能效隨著用戶數(shù)的增加迅速上升；當(dāng)用戶數(shù)40<M≤50時，系統(tǒng)能效增長緩慢；當(dāng)用戶數(shù)M>50后，NOMA系統(tǒng)的能量效率趨于水平。文獻(xiàn)[2]中的傳統(tǒng)OMA系統(tǒng)用戶-信道匹配算法和文....

圖3信道估計誤差對系統(tǒng)能效的影響（Pmax=35dBm,Nm=2，εout=0.02,n=8,M=75)

圖4給出了NOMA系統(tǒng)能效與可用信道數(shù)的關(guān)系曲線�？紤]到系統(tǒng)總帶寬BW不變的假設(shè)會帶來信道帶寬和信道數(shù)目同時改變的問題，此處使用最小信道帶寬的假設(shè)，其對應(yīng)的信道數(shù)為N=18。圖4信道數(shù)與系統(tǒng)能效關(guān)系曲線（Pmax=25dBm,M=56，εout=0.02,Um=75)

圖4信道數(shù)與系統(tǒng)能效關(guān)系曲線（Pmax=25dBm,M=56，εout=0.02,Um=75)

圖3信道估計誤差對系統(tǒng)能效的影響（Pmax=35dBm,Nm=2，εout=0.02,n=8,M=75)可以看到，隨著信道數(shù)目N的增加，NOMA系統(tǒng)能效逐漸上升，但上升速度逐漸變慢。例如，給定M=56，在N≤17時系統(tǒng)能效的增長速度快于N>17時能效的增長速度。究其原因，是信道....

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