[發明專利]蜂窩網-物聯網共生系統

有效

• 申請號: 201811608901.3
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109560826B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 梁應敞;張倩倩;張藺
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B17/309;H04B17/336;H04L29/08
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種蜂窩網?物聯網共生系統。本發明中蜂窩網采用NOMA技術，在NOMA技術中，蜂窩網中的基站使用一個資源塊服務兩個蜂窩用戶：近距離用戶U1和遠距離用戶U2，物聯網中的反射設備反射蜂窩網基站的信號到U1解碼，蜂窩網中的近距離用戶U1首先U2的信息，然后解碼自身信息，最后解碼反射設備的信號，此過程采用了連續干擾消除(SIC)技術。U2只需解碼自身信息。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種蜂窩網-物聯網共生系統。

背景技術

未來的通信系統要支持萬物互聯，不同類型的物聯網設備有不同的性能要求，并且物聯網設備對通信系統的延時性和可靠性提出了更高的要求，因此設計出一種合理有效的物聯網通信模式至關重要。現有的物聯網技術有Bluetooth、ZigBee、LoRa、SigFox等技術，但是現有的這些技術都是采用主動式傳輸方案，也就是物聯網設備要配置完善的射頻鏈(放大器、數模轉換器等)，這意味著物聯網設備需要消耗很大的能量來支持信號傳輸，這對物聯網設備的電池容量提出很高的要求。事實上，物聯網設備的電池的容量非常小，因此物聯網設備的一個特點就是低能耗、高能效。此外，未來的物聯網要求能夠支撐萬物互聯，如何分配頻譜資源也至關重要。

反向散射通信技術具有設備簡單、能耗低、頻譜共享的特點，它是未來支撐物聯網的很有潛力的技術之一。反向散射通信系統包含三個元素：射頻源、反射設備、閱讀器。無源的反射設備收集環境中的能量(主要來源于射頻源)來支撐其電路消耗，并且反向散射來自于射頻源的信號到閱讀器，閱讀器接收到來自射頻源的直接鏈路信號和來自反射設備的反射鏈路信號，并從接收信號中恢復出反射設備的發送信號。

發明內容

為了實現物聯網萬物互聯的功能，并且保證物聯網設備能夠快速有效的接入網絡，本發明提出了一種蜂窩網-物聯網共生系統：反向散射-NOMA(非正交多址接入)，無需設計專門的物聯網網絡框架和布置物聯網專用的基礎設備。本發明使用反向散射技術將蜂窩網和物聯網結合在一起。系統模型如圖1所示，本發明考慮蜂窩網采用NOMA技術，在NOMA技術中，蜂窩網中的基站使用一個資源塊服務兩個蜂窩用戶：近距離用戶U1和遠距離用戶U2，物聯網中的反射設備反射蜂窩網基站的信號到U1解碼，蜂窩網中的近距離用戶U1首先U2的信息，然后解碼自身信息，最后解碼反射設備的信號，此過程采用了連續干擾消除(SIC)技術。U2只需解碼自身信息。

本發明以發送機，接收機和反射設備都配置單天線為例闡述本發明的基本思想，多天線情況于此類似。基站給U1和U2發送的信息分別為x₁(t)和x₂(t)，基站發送的疊加信號為

其中p為基站發送的總功率，給U1和U2的功率分配系數分別為α和1-α。反射設備的發送符號為U1接收到兩路信號：來自基站的直接鏈路信號和來自反射設備的反向散射鏈路信號。U1接收到的符號為

y₁(t)＝h₁x(t)+βfv₁x(t)c(t)+n₁(t), (1)

其中，h₁為基站和U1之間的信道衰減系數，服從分布f為基站和反射設備之間的信道衰減系數，服從分布v₁為反射設備和U1之間的信道衰減系數，服從分布β是反射設備的反射系數，n₁(t)服從均值為零，功率為σ²的循環對稱復高斯(CSCG)分布，即

U1利用SIC技術首先解碼x₂(t)然后解碼x₁(t)，最后解碼c(t)。當解碼x₂(t)時，信干噪比(SINR)為