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专利号: 2019103483177
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无线能量采集非正交多址接入系统资源分配方法,其特征在于,包括步骤:(1)构建下行合作非正交多址接入系统:所述下行合作非正交多址接入系统中,基站与信道条件差的远用户U2之间无直接通信,只能以信道条件较好的近用户U1为中继与信道条件差的远用户U2进行通信;总频谱带宽平分为N个子载波,这些子载波的集合为 将基站的数据传输时长归一化为1,并将数据传输时长分为两个阶段,第一阶段时长为τ,第二阶段时长为1‑τ;在第一阶段,基站采用叠加编码技术将要发送给近用户U1和远用户U2的信号调制为叠加信号后发送给近用户U1;近用户U1接收叠加信号,然后利用功率分割技术将接收到的叠加信号按照分割比例β分为两部分,近用户U1将占比为β的部分信号转化为能量供转发使用,从占比为1‑β的部分信号中解码出U1和U2的信号;在第二阶段,近用户U1利用在第一阶段收集到的能量将解码出的U2的信号传输给U2;

(2)基于步骤(1)构建的下行合作非正交多址接入系统,构建系统资源分配模型:P1:

C1:

C2:

C3:

C4:

i

C5:0≤α≤1

C6:0≤β≤1

C7:0≤τ≤1

其中, 表示第一阶段基站在第i个子载波上的发射功率, 表示第二阶段近用户U1在i

第i个子载波上的发射功率,α表示第一阶段基站分配给近用户信息的功率分配比例, 表示在第i个子载波传输过程的第一阶段基站与近用户U1之间的信道增益, 表示在第i个子载波传输过程的第二阶段近用户U1与远用户U2之间的信道增益, 表示近用户U1处的噪声功率, 表示远用户U2处的噪声功率,P表示基站的最大总发射功率,D表示远用户U2的总传输数据量的目标值,η表示能量转化效率;

(3)基于约束C1至C7,求解所述系统资源分配模型,得到所述下行合作非正交多址接入系统中的资源分配方案。

2.根据权利要求1所述的一种无线能量采集非正交多址接入系统资源分配方法,其特征在于,求解所述系统资源分配模型的具体步骤包括:(2‑1)在求解P1之前,检查近用户U1在第一阶段解码出的远用户U2的数据量与远用户U2在第二阶段解码出的自身信号的数据量是否能够达到目标数据量D,具体步骤为:(a)构建问题模型P2:P2:

P2满足约束:

C1:

C4:

i

C5:0≤α≤1

C6:0≤β≤1

C7:0≤τ≤1

i

(b)设置{α}={0},将问题模型P2转化为P3:P3:

P3满足约束:

C1:

C4:

C6:0≤β≤1

C7:0≤τ≤1

再将问题模型P3转化为P4:P4:

P4满足约束:

C1:

C4:

C6:0≤β≤1

C7:0≤τ≤1

C8:

(c)初始化

(d)根据τ、β,对 进行优化,优化的步骤包括(d1)至(d7):(d1)先通过求解问题模型P5得到 问题模型P5为:P5:

P5满足约束:

C1:

再通过求解问题模型P6得到 问题模型P6为:P6:

P6满足约束:

C4:

(d2)根据 计算:比较 和 的大小,若 则将步骤(d1)计算出的作为最优解,步骤(d)结束;否则,计算 转入步骤(d3);

*

(d3)将基站第一阶段的传输功率全部分配给其信道增益最大的子载波i ,即进而得到 通过求解问题模型P7得到 问题模型P7为:

P7:

P7满足约束:

C9:

(d4)重新计算 和 比较 和 的大小,若则此时的 为最优解,步骤(d)结束;否则,计算转入步骤(d5);

(d5)计算ps=(psmin+psmax)/2,通过求解问题模型P8得到 问题模型P8为:P8:

P8满足约束:

C10:

再通过求解问题模型P9得到 问题模型P9为:P9:

C11:

C12:

(d6)重新计算 和 比较 和 的大小,若则更新psmin=ps,否则,更新psmax=ps,返回步骤(d5);

(d7)重复执行步骤(d5)至(d6),直至(e)将步骤(d)得到的 代入问题模型P10,求出τ和β的最优解后返回步骤(d);

问题模型P10为:P10:

问题模型P10满足以下约束:C4:

C6:0≤β≤1

C7:0≤τ≤1

C8:

(f)重复执行步骤(d)至(e),直至P4的目标函数收敛,然后转入步骤(2‑2);

(2‑2)判断步骤(2‑1)得到的P4的目标函数的值是否大于D,若是,则问题模型P1有可行解,执行步骤(2‑3);否则,问题模型P1没有可行解,不对所述下行合作非正交多址接入系统进行资源分配;

(2‑3)将步骤(2‑1)输出的 作为初始可行解,并通过如下步骤求解P1:

(g)根据当前的τ、 β对P1进行求解,得到(h)根据当前的 对P1进行求解,得到τ;

(i)根据当前的τ、 对P1进行求解,得到β;

(j)根据当前的τ、 β对P1进行求解,得到(k)重复执行步骤(g)至(j),直至问题模型P1的目标函数收敛。

3.根据权利要求2所述的一种无线能量采集非正交多址接入系统资源分配方法,其特征在于,所述步骤(j)中,根据τ、 β对P1进行求解的具体步骤包括:将问题模型P1转化为问题模型P11:P11:

P11满足约束:

C13:

C14:

i

其中,t为中间参数,i i

求解问题模型P11,得到t,然后根据t计算