[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

本發明屬于無線通信領域，公開了一種功率域非正交多址下基于反向散射的用戶協作方法。本發明通過：基站基于功率域非正交多址接入技術向用戶廣播下行信號；瞬時信道條件較好的用戶基于反向散射技術，將一部分接收信號功率用于譯碼，將其余接收信號反射至瞬時信道條件較差的用戶以增強瞬時信道條件較差的用戶處的信干噪比；以達到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。本發明能夠有效提高基于功率域非正交多址接入的蜂窩網下行通信系統的傳輸可靠性和傳輸有效性，且相較于現有的轉發協作方法進一步降低了功耗。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及一種基于反向散射的用戶協作方法和相應的最優資源分配方法，適用于基于功率域非正交多址接入的蜂窩網下行通信系統。

背景技術

非正交多址接入技術通過在相同的頻率時間資源上承載不同用戶的信息實現高頻譜效率通信，被認為是5G和后5G時代十分具有應用前景的多址接入方式。其中，功率域的非正交多址接入技術在發射端基于疊加編碼為不同用戶分配不同功率，并在接收端采用連續干擾消除技術實現干擾消除和信息恢復，相較于其他非正交多址接入技術具有低復雜度和高兼容性的特點，受到了廣泛的關注。發表在International Symposium onIntelligent Signal Processing and Communication Systems上的對比文件“Conceptand practical considerations of non-orthogonal multiple access(NOMA)forfuture radio access”指出，功率域的非正交多址接入技術相對于正交多址接入技術能夠實現30％的系統級性能增益。

協作通信作為提高通信系統可靠性的手段，在功率域非正交多址接入場景下已經受到了廣泛關注。發表在IEEE Communication Letters上的對比文件“Cooperative non-orthogonal multiple access in 5G systems”指出，在基于功率域非正交多址接入的蜂窩網下行通信系統中的用戶間進行半雙工轉發，可以在所有K個用戶處實現K階的分集增益。然而，這種轉發協作方法需要消耗額外的時間資源，是以犧牲傳輸有效性為代價提高傳輸可靠性的方法。為此，發表在IEEE Transactions on Vehicular Technology上的對比文件“Full-Duplex Device-to-Device-Aided cooperative non-orthogonal multipleaccess”提出在用戶處采用全雙工架構，從而實現無需額外時間資源的用戶協作。然而，基于全雙工轉發的用戶協作會引入自干擾，致使用戶在協助其他用戶時，自身的接收信號質量下降。此外，無論是半雙工轉發還是全雙工轉發，作為轉發節點的用戶均需要首先產生本地載波，再將信息調制到載波上轉發出去，能量消耗較大。因此亟需一種既不占用額外時間資源，又不引入自干擾，且能量消耗小的用戶協作機制。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，為基于功率域非正交多址接入的蜂窩網下行通信系統提供一種用戶協作機制，實現既不占用額外時間資源，又不引入自干擾，且能量消耗小的用戶協作。同時，本發明給出了相應的最優資源分配方法，從而同時提高系統的傳輸可靠性和傳輸有效性。

本發明所采用的技術方案是：

功率域非正交多址下基于反向散射的用戶協作方法，包括以下步驟：

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，