[发明专利]一种支持信息与能量同传的高效资源分配方法

说明书

本发明公开了一种支持信息与能量同传的高效资源分配方法，包括如下步骤：基站给用户发射导频信号,用户估计信道状态信息并将信息反馈给基站；基站根据信道状态信息计算子载波分配因子，并在子载波上平均分配功率；基站将分配方法通知用户，用户从分配的子载波中解码信息,未分配的子载波中采集能量。本发明使得系统在每个用户满足最低能量采集阈值的条件下，获得最大的总吞吐量。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种支持信息与能量同传的高效资源分配方法。

背景技术

随着社会进步与科技发展,各种移动通信设备也在日新月异的变革着,越来越多地走进了人们的日常生活当中。无线通信是一种进行信息交换的通信方式，它是利用电磁波可以在无线传输线空间中传播这一特性为基础来实现的。无线能量采集与信息同传系统在秉承了传统通信原理基础上提高了电磁能量利用效率，并且在一定程度上为用户提供了永久和稳定的能量供给，因此在最近几年飞速发展成为了热门的研究领域。

正交频分复用技术(OFDM)作为当前主流的通信技术已被人们所熟知，它最早起源于上个世纪50年代中期，在60年代就已经形成了频分复用和使用并行传输的概念。1970年1月首次公开发表了关于OFDM的专利。早在20世纪60年代OFDM技术就已经在多种高频军事通信系统中得到应用，目前它已经被广泛应用于诸多其他领域。OFDM技术频谱效率高,调制解调方法简单，抗多径衰落能力强。OFDM的基本原理是将一条串行的高速传输比特流转换为多条并行的低速传输比特流，并将这些数据调制到不同的相互正交的子载波上。这种新型的传输方式能够充分扩展符号脉冲宽度，提高发射信号抗多径干扰及其他多种恶劣传输条件的性能。

随着无线能量与信息同传技术的发展,OFDM面临着新的挑战,在较大子载波和用户数目下为了得到较好的系统性能需要付出超高的时间成本,显然这与当前高速通信的要求是相矛盾的。

发明内容

本发明的目的在于弥补上述现有技术的不足，提出一种低复杂度高效率的支持信息与能量同传的高效资源分配方法，使得系统在每个用户满足最低能量采集阈值的条件下，获得最大的总吞吐量。

本发明采用的技术方案为一种支持信息与能量同传的高效资源分配方法，包括如下步骤：

(1)基站给用户发射导频信号,用户估计信道状态信息并将信息反馈给基站；

(2)基站根据信道状态信息计算子载波分配因子，并在子载波上平均分配功率；

(3)基站将分配方法通知用户，用户从分配的子载波中解码信息，从未分配的子载波中采集能量。

进一步的，所述步骤(2)中，计算子载波分配因子(即子载波分配)的步骤如下:

1)生成信道增益矩阵，求出对应的数据传输与能量采集矩阵；

2)将所有子载波均分别分配给所得数据传输量最大的用户，计算此时每个用户采集到的能量；

3)将每个用户采集到的能量与最低能量采集阈值比较，判断每个用户是否满足能量采集约束：若用户采集到的能量高于阈值的即判定为满足能量采集约束，否则判定为不满足能量采集约束；检索出不满足能量采集约束的用户，若所有用户均满足能量采集约束则转步骤7)，否则转步骤4)；

4)从所述不满足能量约束的用户中按子载波对应用户解码出的数据量从小到大的顺序进行重新分配，将当前排序后解码数据量最小的子载波分配给能够从该子载波解码出最大数据量的能量满足能量采集约束的用户，若已满足能量采集约束的用户在得到此子载波后采集到的能量不再满足能量采集约束，则放弃得到此子载波,并且将该用户对此子载波标记为不可分配用户,继续对此子载波可分配用户能够解码的数据量进行排序,将该子载波由从小到大的顺序重复本步骤进行用户选择；

5)判断得到新子载波的用户此时是否满足最低能量采集约束，如满足则转步骤6)，否则转步骤4)；