[发明专利]一种用于环境反向散射网络的分层多址接入方法

说明书

本发明提供一种用于环境反向散射网络的分层多址接入方法。该方法包括：接入点构建联合波束赋形层和非正交多址接入层的分层多址接入模型；针对所述分层多址接入模型设计最大化最小组吞吐量的优化问题，通过求解该优化问题来获得所述波束赋形层的分组策略以及优化控制反向散射节点反射功率；所述波束赋形层基于所述分组策略将来自多个反向散射节点的信号划分为多个组；所述非正交多址接入层对各组内信号使用连续干扰抵消机制进行解码。本发明的方法能够获得更佳的分组和反向散射系数，进而提升整个网络的吞吐量，降低网络时延。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于环境反向散射网络的分层多址接入方法。

背景技术

物联网(IoT)已广泛部署于各类应用，如物流、工业控制、医疗保健、智能家居或城市以及环境监测。大多数无线设备都通过充电或电池更换来供电，这需要大量的人力和高昂的支出。因此，能源供应和可持续性一直被认为是物联网进一步应用的关键问题。近年来，反向散射通信因极低的功耗而被作为一项非常有前景的技术引入到功率受限的无线网络中。与传统无线电设备需要依靠自身产生的载波信号进行通信不同，反向散射设备通过反射射频信号来传递信息，并且通常仅消耗几微瓦功率。鉴于反向散射通信在能量方面的优势，研究具有反向散射通信功能的无线网络是非常有意义的。

然而，环境反向散射通信利用环境信号作为载波也带来了新的挑战。因为没有持久且稳定的载波，反向散射通信设备的传输机会非常不稳定，并且依赖于环境信号的强度。一旦出现强的环境信号，许多反向散射通信设备可能会立即启动数据传输来抓住宝贵的传输机会，造成严重的碰撞和通信资源的浪费。而频繁的冲突会导致不可预测的延迟，以及较差的能效和吞吐量性能。传统的多址接入方式，如FDMA(频分多址)、CDMA(码分多址)和TDMA(时分多址)，存在功耗高、协议复杂度高、节点间的同步要求严格等问题。因此，这些方案不适合低成本的反向散射通信设备，甚至会在没有性能保证的情况下增加功耗。因此，针对环境反向散射无线网络设计高效的多址接入方法是迫切需要的。

在现有技术中，对于环境反向散射网络，存在的技术方案有：在组间使用波束赋形实现多组信号的接入控制，同时在各组内使用连续干扰抵消机制的非正交多址接入(NOMA)。虽然现有技术方案考虑了最大最小组吞吐量优化问题，但并未直接对其求解，而是依据自定义的分组准则和常规波束赋形来求解，因此并不能达到预期的优化目标。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，针对环境反向散射通信无线网络设计高效的分层多址接入方案，并通过求解重新定义的最大最小组吞吐量优化问题，获得最佳的分组和功率控制。

本发明提供用于环境反向散射网络的分层多址接入方法接入点构建联合波束赋形层和非正交多址接入层的分层多址接入模型；针对所述分层多址接入模型设计最大化最小组吞吐量的优化问题，通过求解该优化问题来获得所述波束赋形层的分组策略以及优化控制反向散射节点反射功率；所述波束赋形层基于所述分组策略将来自多个反向散射节点的信号划分为多个组；所述非正交多址接入层对各组内信号使用连续干扰抵消机制进行解码。

与现有技术相比，本发明的优点在于：设计了分层多址接入方法，根据环境反向散射无线网络的特性提出了最大化最小组吞吐量优化问题，并提出了基于重构线性化技术(RLT)的分支定界算法求解该优化问题，从而获得更佳的分组和反向散射系数(即功率控制)，进而提升了整个网络的吞吐量，降低了网络时延。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1是根据本发明一个实施例的用于环境反向散射网络的分层多址接入方法的过程示意图；

图2是根据本发明一个实施例的基于环境反向散射无线网络的分层多址接入系统模型的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的用于环境反向散射网络的分层多址接入方法的流程图。

具体实施方式