[发明专利]无线供能通信网络中eMBB和URLLC的复用方法

说明书

本发明公开了一种无线供能通信网络中eMBB和URLLC的复用方法，应用于预设场景条件的WPCN中；包括：在考量URLLC延迟、RF/DC电路的灵敏度、用户电池容量和子载波可用性的约束下，以最大化WPCN中上行链路的eMBB总速率为优化目标，构建用于求解所有用户的子载波、时间和能量资源最优分配方案的优化问题；利用预设的混合深度确定性策略梯度方法求解优化问题得到最优解。本发明能够在无线供能通信网络中实现eMBB和URLLC服务的复用，并实现了更高的eMBB总速率。

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及无线供能通信网络中eMBB和URLLC的复用方法。

背景技术

为了进一步改善我们的城市、生活环境和工业，下一代无线网络需要支持各种不同需求的服务和应用程序。为了实现这一目标，第五代无线网络(5G)预计将支持三大主要使用场景，分别为eMBB(enhanced mobile broadband，增强型移动宽带)、URLLC(ultra-reliable low-latency communications，超可靠低延迟通信)和mMTC(massive machine-type communications，大规模机器型通信)。其中，eMBB业务需要更高的数据速率，以进一步提高当前的移动业务，如高清视频和虚拟现实；URLLC服务专注于支持高可靠性的小数据包的低延迟传输，它涵盖了自动驾驶汽车、工业自动化和车辆通信等应用；mMTC支持连接大量设备的业务，每个设备间歇传输小数据包，涵盖了智能城市等应用。在上述三个服务中，5G无线网络将支持的两个主要服务是eMBB和URLLC。但是如何在同一个网络中容纳这些不同需求的无线服务，使得它们可以共享相同的资源已成为一个挑战性的问题，而动态复用技术成为解决这个问题的关键。

目前，在共享信道上高效复用eMBB和URLLC已成为5G无线网络的主要目标之一。在现有研究中，提前为不同业务分配资源的静态和半静态资源划分被证明频谱效率低下。根据URLLC通信按需分配资源的概念，3GPP标准建议在5G网络中使用叠加/抢占技术对URLLC和eMBB服务进行多路复用。由于时间被划分为时隙slot，并且每个slot由几个微时隙minislot组成，所以叠加/穿孔框架的主要思想是在URLLC包到达时，在正在进行的服务类型传输所占用的资源上以微时隙为基础传输它们。具体来说，eMBB通信共享每个微时隙内的时频资源，这些资源可以在每个时隙开始时基于每个用户的信道状态信息进行分配。为了适应严格延迟约束下的URLLC流量，到达的URLLC包会通过抢占正在进行的eMBB传输的资源并调度到下一个minislot中进行传输。如果BS(base station，基站)同时为eMBB和URLLC流量分配传输功率，则称为叠加。如果BS为eMBB流量选择零传输功率，那么这被称为刺穿。在此基础上，现有部分研究通过采用抢占式穿刺的方法，研究了eMBB和URLLC的流量调度联合优化，在URLLC严格时延的需求下最大化eMBB速率，其中URLLC抢占分配给eMBB传输的无线资源。

此外，随着通信技术的发展，越来越多的设备被部署在获取能量受限的地方，为了在恶劣环境和难以到达的地点使得大量智能物联网设备能够长期运行，WPCN(wirelesspowered communication networks，无线供能通信网络)技术是一种有吸引力的方案。WPCN用于解决无线网络中的能量稀缺问题，在这些网络中，无线节点通常由电池供电，这些电池要么无法更换，要么需要非常高的更换成本，这限制了节点的寿命。而WPCN可以使无线节点通过消耗从专用射频源获得的能量来执行主动传输。

在WPCN的研究中，现有的大多数研究都假设用户的电池容量是无限的，并且忽略了用户处的能量收集电路的接收功率阈值，即RF/DC(射频转直流，radio frequency todirect current)的灵敏度。此外，现有大部分工作是分配所有电池中的能量用于上行信息传输，但是由于信道变化，无法保证在每个时隙中都能收集到足够的能量，因此可能会导致上行信息传输的能量不足。并且，目前WPCN中缺乏同时考虑eMBB和URLLC业务动态复用的方案。

发明内容