[發(fā)明專利]一種下行IRS-NOMA多簇用戶的功率分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110271792.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN113056014B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文彬;楊濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京電信易通信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H04W72/04
• 分類號(hào): H04W72/04;H04W72/08;H04W40/32
• 代理公司: 北京中索知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 陳江

本發(fā)明提供了一種下行IRS?NOMA多簇用戶的功率分配方法，包括：基站根據(jù)視頻用戶的信道條件將2K個(gè)視頻用戶兩兩一組分為K簇；由已知的CSI，調(diào)整IRS參數(shù)以最大化接收SNR；計(jì)算單個(gè)簇所需的最低功率及簇內(nèi)每個(gè)視頻用戶所需的最低功率；構(gòu)建最大化系統(tǒng)所有簇和速率的功率分配最優(yōu)化問題，并將最優(yōu)化問題分解為多個(gè)功率分配最優(yōu)化子問題；采用拉格朗日方法求得滿足單簇視頻用戶所需最低功率約束的最優(yōu)單簇視頻用戶的和速率；得到為每個(gè)簇分配的總功率，依此為每個(gè)簇內(nèi)的視頻用戶分配功率。本發(fā)明在滿足所有視頻用戶最低功率速率需求的情況下，最大化不同視頻用戶的和速率的功率分配方案，普遍適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻通信技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種下行IRS-NOMA多簇用戶的功率分配方法。

背景技術(shù)

目前視頻會(huì)議被廣泛應(yīng)用于社會(huì)不同行業(yè)的各項(xiàng)工作中，由于每個(gè)行業(yè)的用戶對(duì)于視頻會(huì)議系統(tǒng)有不同的需求，特別是涉及到全省乃至全國(guó)范圍內(nèi)的視頻會(huì)議對(duì)于系統(tǒng)的海量接入、高速率以及低時(shí)延等特性的需求更高。由于視頻會(huì)議需要進(jìn)行即時(shí)的語音視頻會(huì)話，因此其對(duì)通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與流暢性等方面均有很高的要求。因?yàn)槿粝到y(tǒng)的實(shí)時(shí)性達(dá)不到要求即時(shí)延較大，就會(huì)出現(xiàn)一方參會(huì)者提問后很久，另一方參會(huì)者才聽到然后回應(yīng)或參會(huì)者看到的視頻圖像，其實(shí)并不是當(dāng)前正發(fā)生畫面的狀況；若系統(tǒng)的流暢性達(dá)不到要求即速率較低，參會(huì)者接收到的音、視頻會(huì)出現(xiàn)不平穩(wěn)、卡頓或者突然變快的情況，顯然上述狀況會(huì)導(dǎo)致視頻會(huì)議用戶的體驗(yàn)非常糟糕。因此，具有低延遲和高速率的視頻會(huì)議系統(tǒng)，可使參會(huì)者實(shí)時(shí)聽到其它參會(huì)者的聲音、展示電子演示內(nèi)容、通過視頻會(huì)議實(shí)現(xiàn)與其他參會(huì)人面對(duì)面交流，使參會(huì)者有身臨其境的高體驗(yàn)感。

隨著移動(dòng)通信的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的多址接入技術(shù)難以滿足現(xiàn)今視頻會(huì)議對(duì)于通信系統(tǒng)的海量視頻用戶接入、高速率及低延遲等特性需求。而第五代移動(dòng)通信(The 5thgeneration mobile communication,5G)的非正交多址接入(Non-Orthogonal MultipleAccess，NOMA)技術(shù)因其具有更高系統(tǒng)吞吐量和頻譜效率等優(yōu)點(diǎn)被通信業(yè)界廣泛研究。不同于傳統(tǒng)的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access，OMA)技術(shù)，NOMA允許多個(gè)視頻用戶訪問相同的正交資源塊，如頻帶、時(shí)隙、空間方向等。NOMA在基站端為多個(gè)視頻用戶分配不同的功率，然后將這些視頻用戶的信號(hào)疊加在相同的時(shí)頻資源上，視頻用戶接收到信號(hào)后采用串行干擾消除(Successive Interference Cancellation，SIC)技術(shù)依次檢測(cè)期望接收的信號(hào)。具有較好信道條件的視頻用戶能夠消除信道條件較差視頻用戶的信道內(nèi)干擾。而NOMA技術(shù)中不同的功率分配方案不僅關(guān)系到各視頻用戶信號(hào)的檢測(cè)次序，還可以影響到系統(tǒng)的可靠性和有效性。因此，可通過設(shè)計(jì)合理的功率分配算法有效地降低視頻用戶信號(hào)之間的多址干擾，提高系統(tǒng)的吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提出了IRS-NOMA視頻會(huì)議場(chǎng)景下多簇視頻用戶的最大化和速率的功率分配方法，該方法適用于包括1個(gè)基站、1個(gè)由N個(gè)反射元件組成的智能超表面(Intelligent Reflecting Surface，IRS)與2K個(gè)視頻用戶的下行NOMA系統(tǒng)，且所有的視頻用戶均配置單天線。

IRS是未來無線網(wǎng)絡(luò)中提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的一種非常有潛力的方案。其中，IRS由大量無源元件組成，每個(gè)元件可以通過調(diào)整反射系數(shù)(包括相位和幅值)獨(dú)立反射入射信號(hào)，從而在接收機(jī)處提高接收信號(hào)的功率。與傳統(tǒng)的放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼不同，IRS不具備信號(hào)處理能力，IRS僅以被動(dòng)方式反射信號(hào)，不會(huì)對(duì)反射信號(hào)增加附加噪聲。此外，IRS可以通過增加其反射元件的數(shù)量，以較低的硬件成本和功耗提供較好通信的性能。近年來，NOMA帶來的性能增益已經(jīng)在各種場(chǎng)景下進(jìn)行了研究及應(yīng)用。而IRS-NOMA視頻會(huì)議系統(tǒng)則可以在提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)提高系統(tǒng)性能，更好地服務(wù)該視頻會(huì)議系統(tǒng)的用戶。