[發明專利]基于全雙工中繼的CR-NOMA通信系統性能優化方法

在審

• 申請號: 202210019964.5
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114337877A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 申濱;董坤明;蔣慧林
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B17/336
• 分類號: H04B17/336;H04B17/345;H04B17/382;H04B17/391;H04B17/40;H04L5/14;H04W24/02;H04W28/02;H04W28/22
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本發明涉及一種基于全雙工中繼的CR?NOMA系統性能優化方法，屬于無線移動通信領域；t₁時隙，次級源SS發送疊加信號X(t₁)給全雙工中繼R和第一次級用戶D₁。R從t₁時隙的接收信號中譯碼獲得D₁和D₂的期望信號，并重新編碼信號x₂(t₁)；t₂時隙，SS發送疊加信號X(t₂)給R和D₁，且R將編碼后的信號發送給R，及D₁和第二次級用戶D₂。D₁對接收信號進行最大比合并，并譯碼信號y₁(t₂)，獲得t₂時隙D₁期望信號x₁(t₂)和D₂期望信號x₂(t₂)的信號與干擾加噪聲比；D₂譯碼接收信號y₂(t₂)，獲得t₂時隙D₂期望信號x₂(t₂)的信噪比。根據香農公式，計算D₁和D₂的可達速率，并基于中斷概率定義，計算用戶中斷概率。最后根據中斷概率門限和系統公平性條件，最小化系統中斷概率和最大化系統總可達速率。

技術領域

本發明屬于無線移動通信領域，涉及認知無線電頻譜感知技術和非正交多址接入技術。

背景技術

近年來無線通信技術的快速發展增加了對頻譜資源的需求，而許多授權頻段的低效率使用進一步凸顯了頻譜稀缺成為當前亟需解決的問題之一。認知無線電CR技術可以有效緩解靜態頻譜分配策略與動態頻譜需求之間的矛盾，通過實時監測授權用戶對于授權頻段的占用情況，次級用戶能夠在不對PU造成干擾的前提下，機會性地接入授權頻段進行通信，提高頻譜效率。非正交多址接入NOMA系統用戶通過接收疊加信號，并利用串行干擾消除SIC技術獲取自身信號。盡管相比正交多址接入OMA用戶接收機的實現復雜度有所提高，但可以獲得更高的頻譜效率，體現了NOMA技術以接收機復雜度換取頻譜效率提升的思想。為了進一步提高頻譜效率，將CR技術引入NOMA(CR-NOMA)，次級用戶動態性地獲得的授權頻譜接入機會，系統整體吞吐量提升。

協作通信技術是對抗路徑損失、信道衰落和陰影效應的有效技術,它可以有效地增加通信覆蓋區域并提升用戶的服務質量。在協作通信系統中,通過利用中繼節點轉發源節點的信號,可以獲得類似于MIMO系統的空間分集增益,稱之為協作分集。中繼節點的工作模式可以分為全雙模式和半雙工模式。當中繼節點采用半雙工模式時,中繼節點在接收和發送時只能限制在正交信道上,使得頻譜利用效率較低,而當中繼節點采用全雙工模式時,中繼節點僅需要一條端到端的信道進行傳輸,使全雙工協作協議相比半雙工協作協議可以獲得更高的容量性能。然而由于中繼節點處于全雙工模式時,只有一根接收天線的節點在理想情況下同時接收到來自中繼鏈路和直達鏈路的信號,對近端用戶產生干擾，造成了近端用戶通信質量降低。因此提高遠端用戶的通信質量時，反而使得近端用戶通信質量降低。業內一直注重邊緣用戶的傳輸速率與服務質量,而忽視了近端用戶的通信質量。

綜上所述，現有技術存在的問題是：頻譜效率需要進一步提高，且傳統NOMA中繼系統中近端用戶和遠端用戶的通信質量難同時得到保證。

解決上述問題的難度：在提高遠端用戶的通信質量的同時，要保證近端用戶所受影響較小，保證系統總體性能的上升。

解決上述技術問題的意義：結合CR、NOMA和全雙工技術，在保證用戶公平性的基礎上，最大化系統總可達速率，可以提升系統總可達速率和頻譜效率。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于全雙工中繼的CR-NOMA通信系統性能優化方法，用于提高頻譜效率，同時提高近端和遠端用戶的通信質量。