[发明专利]下行合作非正交多址接入系统资源分配方法

说明书

本发明揭示了一种基于时分模式无线能量采集的下行合作非正交多址接入系统资源分配方法，包括如下步骤：S1、建立资源分配场景，明确优化问题及约束条件；S2、对所述优化问题进行可行性检查；S3、判断优化问题是否存在可行性解，若存在可行性解则执行下一步骤，若不存在则算法结束；S4、以资源分配场景中最大化近用户传输数据量为目标，对优化问题进行优化。本发明的方法通过时分模式无线能量采集技术为移动设备供能，弥补了充当中继的用户在转发信号过程中的能量损失，在保证服务质量的前提下提高了能量利用率、延长了设备的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种资源分配方法，具体而言，涉及一种基于时分模式无线能量采集的下行合作非正交多址接入系统资源分配方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着无线通信技术的发展以及用户业务量需求的增加，频谱资源变得越来越紧缺，在这样的技术背景下，如何提高频谱利用率也就成为了下一代移动通信技术中亟需解决的问题。

与传统的多址技术不同，非正交多址接入技术选择在功率域上进行复用，发射机利用叠加编码技术发射不同用户的叠加信号，接收机利用串行干扰消除技术解码出对应用户的信号，从而实现了在同一时频资源块内服务多个用户，提高了频谱利用率。合作非正交多址接入的关键思想是依靠系统中信道条件较好的近用户作为中继，来帮助信道条件差的远用户进行信息传输，从而实现更好的公平性，增强远用户通信的可靠性。

鉴于近年来移动通信设备数量的急剧增长，如何满足它们大量的能量需求，以及如何摆脱因供电不便而导致的能量限制，都成为了具有挑战性的问题。由于大多数设备都被无处不在的射频信号所包围，射频无线供电传输提供了一种更灵活的方法来驱动这些能量受限的设备，通过采集环境中的射频信号的能量，供传输信息时使用，甚至是干扰信号也可以看作是潜在的能量源，因此，这一技术极大地提高了能量的利用率，并且延长了移动设备的使用寿命。

综上所述，如何在现有技术的基础上，提出一种新的资源分配方法，从而实现对合作非正交多址接入系统的完善和优化，也就成为了目前业内研究人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种基于时分模式无线能量采集的下行合作非正交多址接入系统资源分配方法，包括如下步骤：

S1、建立资源分配场景，明确优化问题及约束条件；

S2、对所述优化问题进行可行性检查；

S3、判断优化问题是否存在可行性解，若存在可行性解则执行下一步骤，若不存在则算法结束；

S4、以资源分配场景中最大化近用户传输数据量为目标，对优化问题进行优化。

优选地，S1包括如下步骤：

S11、建立资源分配场景，设在下行传输系统中，存在一个基站、一个信道条件较好的近用户和一个因信道条件太差而与基站之间无直接通信链路的远用户，为了与远用户建立通信连接，基站将近用户作为中继转发信息给远用户，且利用基于时分模式的无线能量采集技术对近用户进行无线供能，以补偿近用户因转发信息而消耗掉的能量；

S12、总频谱带宽被平分为N个子载波，这些子载波的集合为N，在第i个子载波上，基站与近用户、近用户与远用户之间的信道增益系数分别用和表示；

S13、将传输时长归一化为1，传输过程分为三个阶段，τ₀、τ₁和τ₂分别表示第一、第二和第三阶段的时长，且τ₀+τ₁+τ₂＝1；

在第一阶段中，基站不与用户进行通信，只传输能量给近用户，近用户收集来自基站的能量，能量收集效率为ζ，基站在第i个子载波上的发射功率为