[发明专利]基于多载波无线通信系统的空中计算方法、系统和介质

说明书

本发明提供了一种基于多载波无线通信系统的空中计算方法、系统和介质。在基站侧，根据每个用户的上行信道状态信息和发射功率限制，计算每个用户在每个子载波上的最优上行发射功率分配方案，根据每个用户的最优上行功率分配方案和上行信道状态信息，构建每个用户的发射参数并广播至所有用户；在用户侧：接收广播信息并解调针对自己的发射参数，利用获取的发射参数对发射信号进行预补偿，并通过同一资源块发射信号至基站侧；最后，所有用户的信号在所述基站侧叠加，完成本轮空中计算过程。本发明适用于多载波无线通信系统中的无线空中计算功率控制方案，可以降低系统的均方误差，提升系统的频谱利用率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地，涉及一种基于多载波无线通信系统的空中计算方法、系统和介质。

背景技术

无线空中计算(AirComp)技术利用上行多址接入信道的叠加特性，可以同时完成“通信”与“计算”。与传统的正交通信技术相比，空中计算可显著降低通信开销。为了消除无线信道衰落给空中计算造成的影响，用户侧需要在发射端对信道作预补偿。传统的预补偿策略采用简单的信道取反操作来补偿信道衰落，然而在实际环境中，由于用户设备功率受限，在深衰落场景中，用户可能没有能力完全补偿信道衰落。所以需要从整个系统的角度设计合理的上行功率控制方案，以预补偿信道衰落，同时降低接收端噪声影响，实现高性能的空中计算技术。

然而，目前针对空中计算的功率控制技术仅仅局限于单载波传输条件，但是当前普遍使用的无线通信协议大多基于多载波传输，如4G/5G,Wi-Fi等，所以本领域亟需一种能够解决多载波通信系统中的空中计算实现问题的技术方案。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于多载波无线通信系统的空中计算方法、系统和介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于多载波无线通信系统的空中计算方法，包括：

在基站侧：

根据每个用户的上行信道状态信息和发射功率限制，计算每个用户在每个子载波上的最优上行发射功率分配方案；

根据每个用户的所述最优上行功率分配方案和所述上行信道状态信息，构建每个用户的发射参数并广播至所有用户；

在用户侧：

接收广播信息并解调针对自己的发射参数；

利用获取的所述发射参数对发射信号进行预补偿，并使得所有用户在同一资源块进行信号传输；

根据无线信道特性，所有用户传输的信号在基站侧进行叠加，完成本轮空中计算过程。

优选地，所述根据每个用户的上行信道状态信息和发射功率限制，计算每个用户在每个子载波上的最优上行发射功率分配方案，包括：

根据所有用户的信道状态信息h_kn和发射功率限制构建有序向量Q＝[q₀,q₁,…,q_K-1]，并使所述有序向量Q满足q₀≤q₁≤…≤q_K-1，其中：

式中，q_k为有序向量Q中的第k个元素(k＝0,…,K-1)，K为用户的数量；为用户k的发射功率限制，h_kn为用户k在第n个子载波上的信道衰减系数，N为子载波总数；

根据所述有序向量Q中元素的位置给对应的用户重新分配索引参数；

令全功率发射用户数s取值从1到K，对于每一个s取值，重复迭代完成如下步骤：

-初始化选择最优的噪声因子