[發明專利]共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法

在審

• 申請號: 202110180279.6
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112839338A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 劉文奇;朱明甫;李興旺;馬傳琦;倪水平;孫鵬;張海洋;吳銀雪
• 申請（專利權）人: 河南垂天科技有限公司
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04W24/02;H04W52/24;H04W52/28
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 孫莉莉

1.共享認知協作NOMA網絡中公平功率分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：初始化參數設置：第一時隙：從發射用戶ST發送數據信號到從接收用戶Un與Uf以及干擾信號PR；第二時隙：從接收用戶Un同時分別發送數據信號和干擾信號到Uf和PR，從發射用戶ST到從接收用戶Un和Uf及主接收用戶的信道表示為h_sn,h_sf,f_sp，從接收用戶Un到Uf和PR的信道表示為h_nf,g_np，R_sn和R_sf為從接收用戶Un和Uf的速率，其表達式如下式(1)所示：

式(1)中的系數1/2是由于整個通信分成兩個時隙；P_sn表示從發射用戶ST分配給從接收用戶Un的功率，σ²表示加性高斯白噪聲的方差；P_sf表示從發射用戶ST分配給從接收用戶Uf的功率；P_nf表示從接收用戶Un到從接收用戶Uf的發射功率；Uf速率為

S2：建立公平性功率分配優化問題：建立最大化和速率與公平性的優化問題1，

s.t

P_sn+P_sf≤P_T 式(2.1)

P_nf≤P_r 式(2.2)

Ψ≤P_sf-P_sn 式(2.3)

|g_sp|²(P_sn+P_sf)≤I_th 式(2.4)

P_nf|g_np|²≤I_th 式(2.5)

γ_sn→f≥γ_sf+γ_nf 式(2.6)

式(2.1)用于限制ST的目標功率；式(2.2)用于確保中繼發射功率不超過電池容量，其中P_r表示Un的電池容量；式(2.3)保證SIC成功執行的功率差，其中τ表示接收功率差的最小閾值；式(2.4)和式(2.5)用于確保主接收用戶受到的最大干擾，其中I_th表示主網絡最大容忍干擾閾值；式(2.6)用于確保不浪費功率；

S3：最優功率分配方法由上述步驟S3的優化問題1給出，優化問題1由算法1給出，算法1的求解步驟如下：

a；初始化參數，速率下界速率上界

h_sn，h_sf，h_nf，g_sp，g_np，σ，P_T，P_r，I_th，E，其中E為速率上界和下家速率差最小值；

b：判斷是是否滿足如果是，進入步驟c，如果否，則結束迭代；

c：更新最優速率值為

d：通過公式和算法2，求解優化問題2中最優功率值F_s；

e：判斷優化問題2中的可行解是否存在，如果存在F_s＝＝1，則設置否則設置

S4：建立功率分配可行化問題：建立最優化問題2：

尋找P_sn,P_sf,P_nf 式(3)

s.t R_sn≥R_te,

R_sf≥R_te, 式(3.1)

式(2.1)-(2.6)

S5：最優化問題的求解步驟由算法2給出，算法2的具體步驟為：

1)更新用戶Uf的分配功率：

最優狀態下，R_sn和R_sf將盡可能接近而R_te不違反任何約束，因此，R_sn≥R_te在取等號時獲得最優為

為不考慮中繼情況下，用Uf達到要求速率R_te時所需要功率，

2)求解Uf最優分配功率：

3)求解Un第二時隙的發射功率：

其中，(x)⁺＝max(x,0)；

4)判斷是否如果是，則設置F_s＝1，否則設置F_s＝0。