[發明專利]功率域非正交多址下基于反向散射的用戶協作方法

在審

• 申請號: 202011150460.4
• 申請日: 2020-10-24
• 公開（公告）號: CN112291841A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 陳煒宇;丁海洋;王世練;李海鵬;王昊;辛可為;胡禮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04W52/34
• 分類號: H04W52/34
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

1.功率域非正交多址下基于反向散射的用戶協作方法，其特征在于，包含以下步驟：

1)將基站與多用戶間的下行通信過程在時間上分割為連續的時間塊，每個時間塊內，

基站基于功率域非正交多址接入技術，將所有用戶的信息通過疊加編碼進行廣播：

基于兩用戶場景，對于每個時間塊，將瞬時信道條件較好的用戶表示為用戶1，將瞬時信道條件較差的用戶表示為用戶2，將基站分配給用戶1和用戶2的功率分別表示為P₁和P₂，基站基于功率域非正交多址接入技術，將所有用戶的信息通過疊加編碼進行廣播，將用戶1處的接收信號表示為

其中x₁和x₂分別表示基站傳輸給用戶1和用戶2的歸一化信號(E{|x₁|²}＝E{|x₂|²}＝1),h₁表示基站到用戶1的信道系數，n₁表示用戶1處的加性高斯白噪聲，其功率表示為

2)信道條件較好的用戶基于反向散射技術，通過調整本地負載阻抗，將一部分接收信號功率用于譯碼，將其余接收信號反射至信道條件較差的用戶，達到增強信道條件較差的用戶處的接收信干噪比的目的：

基于兩用戶場景，將用戶1處用于反向散射協作的功率占其總接收信號功率的百分比表示為β₁，用戶1首先嘗試恢復x₂，將相應的信干噪比表示為

根據香農公式，用戶1成功恢復x₂的條件為其中R₂表示基站傳輸給用戶2的數據速率；隨后用戶1嘗試恢復x₁，將相應的信噪比表示為

根據香農公式，用戶1成功恢復x₁的條件為其中R₁表示基站傳輸給用戶1的數據速率；

3)信道條件較差的用戶將所有接收信號功率用于譯碼：

基于兩用戶場景，將用戶2處的接收信號表示為

其中h₂表示基站到用戶2的信道系數，g表示用戶1到用戶2的信道系數，n₂表示用戶2處的加性高斯白噪聲，其功率表示為用戶2將所有接收信號功率用于譯碼，嘗試恢復x₂，將相應的信干噪比表示為

用戶2成功恢復x₂的條件為且式(5)中的不等號通過用戶1調整本地負載阻抗使得到達用戶2的反向散射信號與直傳信道同相而實現；

4)以達到給定的信息速率要求為前提，調整基站功率分配和各用戶用于反向散射協作的功率占其總接收信號功率的百分比，達到最小化基站總功耗的目的：

基于兩用戶場景，通過調整基站分配給用戶1和用戶2的功率P₁和P₂，以及調整用戶1處用于反向散射協作的功率占其總接收信號功率的百分比β₁，最終以最小的基站總功耗(P₁+P₂)達到對應于用戶1和用戶2的信息傳輸速率R₁和R₂；基于式(5)中γ₂₂的嚴格下界γ′₂₂來近似用戶2處的信干噪比，以確定有效的最小化總功耗P₁+P₂的資源分配方案，將對應的優化問題表示為

通過代數運算求解(6)，確定最小資源分配方案為：

其中