第5期2023年5月电子学报ACTAELECTRONICASINICAVol.51No.5May2023基于能量效率的星地NOMA网络功率分配算法李信，李勇军，赵尚弘（空军工程大学信息与导航学院，陕西西安710077）摘要：为了提高卫星地面网络的能量效率和用户服务公平性，减小系统内干扰，本文提出了一种基于能量效率的星地非正交多址（Non-OrthogonalMultipleAccess，NOMA）网络功率分配算法.首先基于最大化系统能量效率原则，设计了一种卫星用户选择和地面用户分组策略.其次以系统内干扰、最大发射功率以及用户服务质量为约束条件，建立了地面和卫星功率分配优化模型，利用连续凸近似和Dinkelbach法，将基于能量效率的非凸问题转化为凸优化问题，并利用拉格朗日对偶法和次梯度迭代法求得解析解.研究结果表明，当基站最大发射功率为50dBm时，相对于贪婪算法策略，所提配对策略能量效率提升约13.4%，相对于固定相关度策略，所提配对策略能量效率提升约8.2%，相比于正交多址功率分配策略，所提联合最优功率分配算法系统能量效率提升约10.1%.关键词：卫星通信；星地链路；非正交多址；功率分配；能量效率；凸优化；服务质量基金项目：国家自然科学基金（No.91638101）；陕西省自然科学基金（No.2018JM6069）中图分类号：TN929.5文献标识码：A文章编号：0372-2112(2023)05-1310-09电子学报URL:http://www.ejournal.org.cnDOI:10.12263/DZXB.20220259PowerAllocationinSatellite-TerrestrialNOMANetworkBasedonEnergyEfficiencyLIXin,LIYong-jun,ZHAOShang-hong（InstituteofInformationandNavigation，AirForceEngineerUniversity，Xi’an，Shaanxi710077，China）Abstract:Inordertoimprovetheenergyefficiencyandservicefairnessofsatellite-terrestrialnetworks,andreducingtheintra-systeminterference,thispaperproposesanenergy-efficiencypowerallocationalgorithmforsatellite-terrestrialnon-orthogonalmultipleaccessnetworks.Firstly,wedesignastrategyforsatelliteusersselectionandterrestrialusersgroupingbasedontheprincipleofmaximizingsystemenergyefficiency.Secondly,weestablishasatelliteandterrestrialpoweralloca⁃tionoptimizationmodelundertheconstraintsoftheintra-systeminterference,maximumemissionpower,andusersservicequality.Then,thenon-convexproblembasedonenergyefficiencyisconvertedintotheconvexoptimizationproblembythesuccessiveconvexappr...
