[发明专利]一种无线供电通信网络资源分配的方法及系统

说明书

本发明属于无线物理层领域，公开了一种无线供电通信网络中的资源分配方法，所述方法包括以下步骤：基于能量收集构建无线供电通信网络的混合多址接入技术传输模型；对所述系统模型以最大化系统吞吐量为目标，提出了最优的用户配对算法，并通过计算得出了最优的能量收集/信息传输持续时间。本方法基于能量收集和正交/非正交多址接入技术，用户被分为多个组进行信息传输，基于用户收集到的能量，提出了能量收集用户配对算法以及时间分配算法，提高了用户的公平性，系统吞吐量，以及能量效率。

技术领域

本发明属于无线通信物理层领域，尤其涉及一种无线供电通信网络资源分配方法。

背景技术

无线供电通信网络彻底解决了无线设备电池寿命受限的问题，具有高吞吐量、低运营成本等优点。而由于无线资源非常稀缺，因此无线供电通信网络的资源分配问题通常是重要的研究内容。

现有的无线供电通信网络资源分配方法主要集中于TDMA和NOMA两个方向。采用TDMA方式，通过优化基站发射功率、能量收集/各用户信息时间来优化系统的性能。采用NOMA方式，所有用户同时同频的在信息传输阶段传输信息，通过联合优化基站发射功率和能量收集时间可提高系统的吞吐量与公平性。

综上所述，现有技术存在的问题是不能兼顾低解码复杂度与高效资源利用率，因为采用正交的资源分配方法不能充分利用现有的紧缺资源，而采用非正交多址接入技术进行信息传输又会导致难以接受的高解码复杂度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无线供电通信网络资源分配方法，本发明将正交多址接入技术与非正交多址接入技术相结合，通过优化用户配对算法、能量收集/各用户组信息传输持续时间，实现系统吞吐量的最大化，提高用户公平性与能量效率，从而提升整个系统的性能，详见下文描述：

一种无线供电通信网络资源分配方法，所述方法包括以下步骤：

基于能量收集构建无线供电通信网络的混合多址接入技术传输模型；

对所述系统模型以系统吞吐量为优化目标，提出了最优的用户配对算法，并通过计算得出了最优的能量收集/信息传输持续时间。

所述系统传输模型具体为：

基站和用户均配置为单天线，用户按照信道增益h_i降序排列。

能量收集阶段基站向N个用户广播射频信号，t₀表示能量收集阶段的持续时间，信息传输阶段用户被分为K个NOMA组，t_k表示第K个组的信息传输时间。α_i,k＝{0,1}表示用户i是否被分配到第K个NOMA组。

所述能量收集用户配对算法具体步骤为：

根据用户收集到的能量将用户分为强用户和弱用户；

强弱用户数目相等时，将最强的强用户与最弱的弱用户配对，次强的强用户与次弱的弱用户配对……；

强用户数目小于弱用户时，将部分最强的强用户收集到的能量平分，按照强弱用户数目相等的策略分别与两个弱用户配对；

强用户数目大于弱用户时，部分最强的强用户单独为一组，剩下的强用户按照强弱用户数目相等的情况进行配对。

所述最优的时间分配具体表达式为：

其中，N₀为噪声功率谱密度，P_i表示用户i的发射功率，z^*为zln(z)-z+1＝A的唯一解。