一种SWIPT‑IDMA系统中基于不完全信道状态信息的功率与时分因子联合分配方法技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于SWIPT‑IDMA系统中基于不完全信道状态信息的鲁棒功率与时分因子联合分配方法。与现有的功率分配方法相比，本发明专利技术提出的功率分配方法既考虑了信道状态信息的不完整性，又考虑了大尺度衰落给功率分配带来的影响。该分配方案在实现使基站端发送功率最小的前提下保障了用户的通信质量，同时使用户解码不需要外界提供额外的能量。另外本发明专利技术提出的实现此功率分配方法的次优迭代算法能迅速收敛，复杂度低，性能好，易于实现。

The joint power allocation and time factor method based on imperfect channel state information of a SWIPT in IDMA system

The invention relates to SWIPT IDMA system based on joint power allocation and robust time factor method of imperfect channel state information. Compared with the existing power allocation methods, the proposed power allocation method not only considers the incompleteness of the channel state information, but also considers the influence of large-scale fading on the power allocation. The allocation scheme ensures the communication quality of the user under the premise that the transmitting power of the base station is minimum, while the user does not need extra energy to decode the outside. In addition, the proposed suboptimal iterative algorithm can achieve fast convergence, low complexity, good performance and easy implementation.

【技术实现步骤摘要】
一种SWIPT-IDMA系统中基于不完全信道状态信息的功率与时分因子联合分配方法
本专利技术涉及一种SWIPT-IDMA系统中基于不完全信道状态信息的功率与时分因子联合分配方法，属于通信系统

技术介绍
交织多址技术(IDMA)是一种非正交多址技术，在发送端通过用不同的交织器来区分用户，在接收端采用迭代多用户检测技术(MUD)解码多用户信号。当迭代多用户检测技术(MUD)迭代次数足够多时，其性能可以逼近单用户系统的性能，具有高频谱效率，因而被认为是第五代移动通信系统(5G)的关键多址技术之一。但是IDMA系统随着接收端检测迭代次数的增加，需要消耗的能量也会越来越多。因此，在许多实际应用场景、特别是下行通信，用户手持终端作为接收器时，其性能常常受到有限能量的制约。信息和能量同时传输技术(SWIPT)能够从无线射频信号中采集能量，为网络中一些能量受限设备提供稳定的电能补充。最近有大量关于多址接入技术与SWIPT结合的研究出现，例如基于正交多址、时分多址的无线信息能量同传技术的研究，已解决下行通信中接收端能量受限问题。但是到目前为止，并没有关于IDMA和SWIPT相结合的研究。另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SWIPT‑IDMA系统中基于不完全信道状态信息的功率与时分因子联合分配方法，所述SWIPT‑IDMA系统包括1个基站、K个用户，1个基站同时服务K个用户；每个用户均配备TS接收机，TS接收机分别连接能量接收机、信号接收机，TS接收机按时间比例将信号传输切分为两个阶段，第一阶段接收到的信号被送往能量接收机进行能量收割，第二阶段接收到的信号被送往信号接收机进行信息译码，第一阶段收割到的能量用来提供给第二阶段IDMA的多用户检测迭代译码即所述信息译码；假设两个阶段总的信号传输时间为T＝1，τ为TS接收机的时分因子，则第一阶段持续的时间间隔为1‑τ，第二阶段持续的时间间隔为τ；其特征在于，包括步...

【技术特征摘要】
1.一种SWIPT-IDMA系统中基于不完全信道状态信息的功率与时分因子联合分配方法，所述SWIPT-IDMA系统包括1个基站、K个用户，1个基站同时服务K个用户；每个用户均配备TS接收机，TS接收机分别连接能量接收机、信号接收机，TS接收机按时间比例将信号传输切分为两个阶段，第一阶段接收到的信号被送往能量接收机进行能量收割，第二阶段接收到的信号被送往信号接收机进行信息译码，第一阶段收割到的能量用来提供给第二阶段IDMA的多用户检测迭代译码即所述信息译码；假设两个阶段总的信号传输时间为T＝1，τ为TS接收机的时分因子，则第一阶段持续的时间间隔为1-τ，第二阶段持续的时间间隔为τ；其特征在于，包括步骤如下：(1)构建优化问题：以最小化基站端的发送功率PBS为目标，以第一阶段收割到的能量足够提供给第二阶段进行所述信息译码及每个用户的信干噪比大于一定的门限值为限制条件：基站端的发送功率PBS为每个用户的发送功率之和，Pk为用户k的发送功率，1≤k≤K，所述一定的门限值大于0；以最小化基站端发送功率PBS为目标构建的目标函数如式(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，Qk为第k个用户的迭代次数；第一阶段收割到的能量足够提供给第二阶段进行所述信息译码，该限制条件如式(Ⅱ)所示；式(Ⅱ)中，Hk为基站到用户k之间的信道，ΔHk为信道误差，Ec为每次迭代消耗的能量，εk为信道误差范围，dk为基站到用户k的距离，α为路径损耗指数；每个用户的信干噪比大于一定的门限值，该限制条件如式(III)所示；式(III)中，f(·)为关于信干噪比的函数，k′是指除第k个用户以外的用户，Qk′为除第k个用户以外的用户的迭代次数，σ2为加性高斯白噪声，Γk为第k个用户的速率门限值；(2)简化优化问题；(3)设计次优迭代算法解决该非凸的优化问题。2.根据权利要求1所述的一种SWIPT-IDMA系统中基于不完全信道状态信息的功率与时分因子联合分配方法，其特征在于，所述步骤(2)，简化优化问题，包括步骤如下：A、根据绝对值不等式公式得：|Hk+εk|≥|Hk|-|εk|；B、|Hk|≤εk，代入|Hk+εk|≥|Hk|-|εk|，得：|Hk+ΔHk|2≥|Hk|2+εk(εk-2|Hk|)；C、简化限制条件式(Ⅱ)，得：1简化限制条件式(III)，得：

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓天，李珊珊，袁东风，王承祥，张海霞，韩钰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37