本发明专利技术涉及基于用户满意度的室内多色VLC‑NOMA用户分组和资源分配,属于光通信技术领域。本发明专利技术所述的方法首先采用基于通信质量的用户分组算法确定用户所属NOMA组;其次,针对每个NOMA用户组进行用户间功率分配,采用基于动态功率调整的功率分配算法确定每个用户的发射功率;最后,采用软频分复用进行接入点(Access Point,AP)的主辅子载波划分,根据基于主辅子载波划分的子载波分配算法确定每个NOMA组关联的子载波;本发明专利技术所述方法采用基于用户满意度的室内多色VLC‑NOMA网络的用户分组和资源分配,为室内多色VLC‑NOMA网络的用户进行分组并分配子载波和功率资源,以改善室内多色VLC‑NOMA网络VLC AP密集部署以及多用户接入带来的小区间干扰,提升网络和速率和用户满意度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光通信,涉及基于用户满意度的室内多色vlc-noma用户分组和资源分配。
技术介绍
1、可见光通信技术(visiblelightcommunication,vlc)具有可照明、带宽大且无需频谱认证等优点,相比rf有着更高的数据速率、连通性以及能效,可以解决射频频谱危机。基于多色led的多色vlc网络,不仅有着更大的可用带宽、更快的响应速度,而且提供了不同频段的光通道。这些不同频段的光信道相当于天然的多色子载波,将波分复用技术直接融入室内可见光通信系统中。作为5g新兴的多址接入技术之一,noma除了具有优越的频谱效率外,它还可以支持大规模连接。
2、现有文献表明将noma技术引入到多色vlc网络中可以提高频谱利用率以及系统容量,然而当noma用户组内包含用户数较多时会增加接收端解码复杂度,从而导致sic不完全解码以及误码传输的现象,所以解决用户分组问题是提升室内多色vlc-noma网络传输性能的关键。此外,多色子载波的分配以及noma用户组内的功率分配也会影响网络的传输性能,从而影响用户满意度以及用户公平性。因此,研究室内多色vlc-noma网络用户分组、子载波分配和功率分配的优化算法从而最大限度地提升网络和速率具有重要意义。
技术实现思路
1、有鉴于此,本专利技术的目的在于提供基于用户满意度的室内多色vlc-noma用户分组和资源分配,在降低小区间干扰的同时提升用户满意度,以此提高网络和速率。
2、为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:</p>3、基于用户满意度的室内多色vlc-noma用户分组和资源分配包括以下步骤:
4、1、基于用户满意度的室内多色vlc-noma用户分组和资源分配,其特征在于:该方法包括以下步骤:
5、s1:输入用户集合、用户高度、vlc ap集合、vlcap数目n、子载波数目、子载波总带宽、用户速率需求、vlc噪声功率谱密度、vlcap发射功率、用户的满意度阈值、功率增量δp、sic解码须满足的功率阈值pth、noma组总和速率差阈值δtth、迭代结束的条件阈值ε、最大迭代次数i;初始化用户集合为{1,2,…,25}、用户高度为0.85m,、vlc ap集合为{1,2,…,4}、vlc ap数目n为4、子载波数目为16、vlc子载波总带宽为20mhz、用户速率需求的取值范围为{10mbps,20mbps,30mbps,40mbps}、vlc噪声功率谱密度为1×10-21、vlc ap发射功率为0.2w、平均用户满意度阈值的取值为{0.6,0.8,0.9}、功率增量δp=0.0001、δtth为2mbps、ε为0.1mbps、i取值为20;定义待配对用户集q和虚拟配对用户集g为空集、网络和速率为r;对室内多色vlc-noma网络的n个用户和l个vlc接入点(access point,ap),根据vlc的朗伯辐射模型计算用户到各ap的信道增益;将所有用户按信道增益升序排列,并加入待配对用户集q;
6、ap为用户分配不同的发射功率,并对noma组的发射信号进行叠加编码;设表示ap i发送给noma组的发射信号,可表示为:
7、
8、其中,表示ap i发送给用户发射功率,为ap i发送给的调制信号;为noma组的用户数目,a为直流偏置,保证信号不为负;接收到的ap i发送信号为:
9、
10、其中,表示noma组中用户n到ap i的信道增益;γ=γeoγoe,γeo和γoe分别为pd的电光转换效率和光电转换效率;其中,γeo=10w/a,对于r/g/b/y四种多色子载波γoe分别取值为0.44a/w、0.23a/w、0.15a/w、0.37a/w;nk表示方差为的加性高斯白噪声(awgn);
11、用户n的信道增益gi,n计算公式为:
12、
13、其中,apd表示接收机的接收面积,朗伯辐射系数di,n为发射机i与接收机n之间的距离;其中φ为led发射角,ψn为接收机入射角,ψc为接收机的视场角;接收器的光滤波增益和聚光器增益分别为t(ψn)和g(ψn);其中,g(ψn)=f2/sin2(ψc),f为墙壁反射常系数;
14、s2:uk,1和uk,2的可达速率计算如下:
15、
16、其中,为vlc ap i的noma组的通信带宽,为用户n的信干燥比,计算公式如下:
17、
18、其中,l为vlc ap集合;为noma组的用户数量;为vlc ap i的noma组的通信带宽,bvlc为vlc ap的总通信带宽;为二进制变量,若表示用户组与子载波si关联;否则,
19、noma组的总速率计算如下:
20、
21、noma组的uk,1和uk,2的用户满意度以及所有用户的平均满意度计算如下:
22、
23、其中,为用户n的获得的可达速率;为用户n的请求速率;所有用户的平均满意度计算如下:
24、
25、根据通信质量因子公式,每个用户的通信质量因子l计算如下:
26、
27、其中,为由ap i服务的所有用户的平均数据速率;
28、s3:对于待配对用户集q中的信道增益值最低的用户,计算此用户与所有其他用户的通信质量相差;判断是否成立,若成立,将该用户加入虚拟配对用户集g;否则,将待配对用户集q中剩余的用户作为oma用户进行通信,令执行s6;
29、s4:将满足通信质量差的所有用户进行虚拟配对;对于所有虚拟配对的noma用户组,判断是否成立,若成立,计算虚拟配对后noma组总速率的差值,选择noma组总速率增量最大的虚拟配对noma用户组,将这两个用户配对,并从待配对用户集q删除这两用户;否则,执行步骤s5;
30、s5:判断是否成立,若成立,执行步骤s6,否则,执行s3;
31、s6:初始化j=1;首先分配满足各用户最低速率需求的功率,满足uk,1和uk,2最低请求速率的功率和以及剩余功率表示如下:
32、
33、
34、
35、s7:判断是否成立,若成立,执行s8;否则,执行s12;
36、s8:判断是否成立,若成立,否则,
37、s9:根据更新后的功率值计算更新后的uk,1和uk,2的可达速率以及noma组的总速率根据更新后的功率值计算更新后的uk,1和uk,2的用户满意度以及noma组的平均用户满意度
38、s10:判断是否成立,其中δt为noma组的总和速率增量,为平均用户满意度阈值;若成立,得到优化后的用户速率以及noma组的总速率,跳至s11;否则,更新的uk,1和uk,2的功率值,得到优化后的用户速率以及noma组的总速率,
39、
40、s11:判断j>jmax或者是否成立,若成立,执行否则,j=j+1,执行s7;本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.基于用户满意度的室内多色VLC-NOMA用户分组和资源分配,其特征在于:该方法包括以下步骤:
【技术特征摘要】
1.基于用户满意度的室内多色vlc-noma用户...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘焕淋,袁夕淋,陈勇,周会凌,胡阳,宋文杰,
申请(专利权)人:重庆邮电大学,
类型:发明
国别省市:
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