[发明专利]基于无线携能的NOMA异构网络的资源分配方法

说明书

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于无线携能的NOMA异构网络的资源分配方法，包括在NOMA无线携能通信系统中部署宏基站和飞基站，其中每个飞蜂窝用户接收端具有NOMA和无线携能通信的功能，且飞蜂窝用户配备能量收集整流电路；构建基于信道不确定性的资源分配模型，基于丁克尔巴赫方法，将资源优化模型转化为凸优化问题；利用凸优化求解或者拉格朗日对偶方法对凸优化问题求解，获得飞基站分配给每个用户的发射功率、用于信息解码的传输时间，即获得资源分配方案；本发明在保证系统总能量效率最大化的同时，有效遏制了干扰，满足了用户的服务质量要求。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于无线携能的NOMA异构网络的资源分配方法。

背景技术

随着无线数据业务的不断增长，现有的频谱资源已经不能满足当前通信系统对高速率数据传输的快速增长需求。这种趋势使得频谱效率(SE)成为无线通信系统中设计和优化的主要性能指标。

非正交多址接入技术(NOMA)和异构网络(HetNets)是提高SE的两种主要技术，NOMA可以通过允许更多用户共享相同子信道来改善通信系统的频谱效率，HetNets允许多个低功耗的小蜂窝以一种机会主义的方式接入宏蜂窝网络。因此，NOMA异构蜂窝网络成为5G通信网络的热门候选技术之一。与此同时，通信网络的能耗问题引起了大家的注意，它在经济和生态成本上都产生了严重影响，无线携能技术可以在无线网络环境中收集周围的射频能量为移动终端充电，以此减少能耗，实现绿色通信。

很多文献都对基于无线携能技术的NOMA异构通信网络进行了研究，考虑了理想信道条件下的能效优化问题。事实上，由于SIC残存误差和信道时延，很难获取准确的信道增益。

发明内容

为了在信道不确定性条件下，保证宏用户的通信质量，最大化飞蜂窝系统的能量效率，本发明提出一种基于无线携能的NOMA异构网络的资源分配方法，包括：

S1、在NOMA无线携能通信系统中部署宏基站和飞基站，其中每个飞蜂窝用户接收端具有NOMA和无线携能通信的功能，且飞蜂窝用户配备能量收集整流电路；

S2、构建基于信道不确定性的资源分配模型，基于丁克尔巴赫方法，将资源优化模型转化为凸优化问题；

S3、利用CVX或者拉格朗日对偶方法对优化问题求解，获得飞基站给每个用户的发射功率、用于信息解码的传输时间，用户根据飞基站分配的发射功率发射信息。

进一步的，构建基于信道不确定性的资源分配模型的过程包括：

S21、基于跨层干扰约束和飞基站的发射功率约束，建立满足飞蜂窝用户最小数据速率的资源分配模型；

S22、根据随机优化理论，将资源分配模型优化为具有停机概率的鲁棒资源分配模型；

S23、在具有停机概率的鲁棒资源分配模型的基础上，基于最小最大概率机方法，建立基于信道不确定性的资源分配模型。

进一步的，基于信道不确定性的资源分配模型表示为：