【技术实现步骤摘要】
无线网络中基于双连接与非正交多址接入的能效优化方法
本专利技术涉及无线网络中,一种基于双连接与非正交多址接入(NOMA)的能效优化方法。
技术介绍
随着移动数据服务的快速增长,可用频谱资源的有限性使得频谱拥塞的问题日益突出。第三代合作伙伴项目(thethirdGenerationPartnershipProject,3GPP)提出“双连接”(Dual-Connectivity)技术,该技术使得每个移动终端用户能够同时连接宏蜂窝基站(marcoBaseStation,mBS)和其他辅助网络接入点(AccessPoint,AP),因此双连接技术在实现高效的数据流量调度方面有着明显的优势。在第5代移动通信技术中为了获得高频谱效率和大规模连接,非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess,NOMA)技术被提出来,与传统的正交多址接入(OrthogonalMultipleAccess,OMA)技术不同,NOMA通过非正交资源分配可以服务更多的用户,通过使大量用户同时共享同一频段信道和采用连续干扰消除机制(SuccessiveInterferenceCancellation,SIC)消除同频干扰可以明显提高频谱效率。因此,NOMA很好的契合未来5G蜂窝网络的最终目标,可以提供超高吞吐量和超密集的连接。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术上的缺点,提供一种无线网络中基于双连接与非正交多址接入(NOMA)的能效优化方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种无线网络中基于双连接与非正交多址接入(NOMA)的能效优化方法,包括以下步骤: ...
【技术保护点】
无线网络中基于双连接与非正交多址接入的能效优化方法,步骤如下:(1)在宏蜂窝基站mBS的覆盖范围下总共有T个移动用户MU,同时部署了一个小蜂窝辅助网络接入点sAP通过“双连接”为移动用户MU提供数据分流服务;在该情况下,宏蜂窝基站mBS和小蜂窝辅助网络接入点sAP使用非正交多址接入技术发送数据;考虑到该技术特性,首先引入两个索引集从不同角度表示T个移动用户MU,从mBS角度引入索引集
【技术特征摘要】
1.无线网络中基于双连接与非正交多址接入的能效优化方法,步骤如下:(1)在宏蜂窝基站mBS的覆盖范围下总共有T个移动用户MU,同时部署了一个小蜂窝辅助网络接入点sAP通过“双连接”为移动用户MU提供数据分流服务;在该情况下,宏蜂窝基站mBS和小蜂窝辅助网络接入点sAP使用非正交多址接入技术发送数据;考虑到该技术特性,首先引入两个索引集从不同角度表示T个移动用户MU,从mBS角度引入索引集从sAP角度引入索引集为了便于说明,对于专利中出现的专用名词有如下说明:mBS:宏蜂窝基站;sAP:小蜂窝辅助网络接入点;MU:移动用户;NOMA:非正交多址接入技术;SIC:连续干扰消除机制;考虑mBS至MU部分,由于SIC,对mBS到所有MU的信道增益按照从大到小进行排序,故有以下排序:gB1>gB2>…>gBj>gBi>…>gBT(1)其中gBi表示mBS到第i个MU的信道增益,在下文中提到的第i个MU或第j个MU均是在索引集中的;然后考虑sAP至MU部分,同样由于SIC,对信道增益按照从大到小进行排序,有以下排序:hS1>hS2>…>hSn>hSm>…>hST(2)其中hSm表示sAP到第m个MU的信道增益,在接下来的说明中提到的第m个MU或第n个MU均是在索引集中的。因为索引集和的存在,每个MU都有一个二维索引(i,m),也就是说,某个特定的MU对于mBS来说是排列在第i个,而对于sAP来说是排列在第m个;因此,引入一个映射:m=Φ(i)将i与m联系起来,mBS通过与sAP进行数据交互来计算获得Φ(i),使用Φ(i)来确保每个MU通过双连接获得的总吞吐量满足它的需求;(2)在mBS端,每个MU的信道增益都是已知的;基于NOMA,mBS会将所有的数据叠加在同一频段上发送给每个MU;在MU端,使用SIC消除部分同频干扰;对于MUi,在接收数据中首先解码MUk的数据,需要说明此处的k>i即特指MU是排列在MUi后面的,然后将解码后的数据从接收数据中删除,具体的操作顺序是k=T,T-1,T-2,…,i+1;同时将MUj的数据信号视为干扰噪声,需要说明此处的j<i即特指MU是排序在MUi前面的,根据以上的解码机制,由mBS到MUi的吞吐量为:其中相关参数定义如下:pBi:mBS到MUi的发射功率;RBi:mBS到MUi的吞吐量;WB:mBS的总带宽;nB:mBS的背景噪声。相似的,在sAP端使用NOMA发送数据。因此由sAP到MUm的吞吐量为:其中相关参数定义如下:pSm:sAP到MUi的发射功率;RSm:sAP到MUi的吞吐量;WS:sAP的总带宽;nS:sAP的背景噪声;(3)考虑单个mBS和单个sAP使用不同频段信道进行数据分流的情形,因此在这两者之间不存在相互干扰,通过使用双连接技术,每个MU可以同时从mBS和sAP获得数据流量;为满足每个MU的数据流量需求,设置了如下的限制条件:其中RSΦ(i)就是RSm,表示MUi的数据流量需求;同时,考虑到sAP的回程容量限制,添加了如下的限制条件:其中表示sAP的回程容量;在无线网络中,mBS和sAP通过NOMA发送数据,并且应用SIC在mBS端和sAP端消除MU共用信道而产生的部分干扰,在保证每个MU数据需求和不超过sAP回程容量的情况下最小化系统总功率消耗的优化问题,记为TPM,描述为如下所示的优化问题:其中相关参数定义如下:符合问题要求的系统功耗的最优值;mBS的总功率;sAP的总功率。该问题是两端的功率分配问题,问题的最优解也就是在满足MU数据需求的情况下系统功率消耗的最小值。参数符号中出现的上标“*”表示参数在优化问题中是最优值;(4...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴远,毛浩伟,柴浩涵,杨晓维,钱丽萍,黄亮,
申请(专利权)人:浙江工业大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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