利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2023100413624
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种面向智能电网的NOMA频谱共享通信资源分配方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:电力公司成本与通信速率关系函数构建;

步骤2:量化授权网络和电力通信网络的通信可靠性需求;所述步骤2的具体步骤为:在网关侧,由于同层信号的干扰和混合信号中其他信号的干扰,同时考虑到中继到网关的单个容量应小于从DAU到中继的传输,以便在中继处对信号进行可靠解码,如果中继辅助传输的单个容量高于DAU向中继传输的容量,则无法完全传输信息;当在授权用户处执行SIC被称为B‑SIC方案时,网关i的接收速率约束为:式中, 表示从基站到网关的信道增益, 为带宽,  表示从DAUi到中继i的信道增益, 表示从BS到中继i的信道增益, 表示高斯噪声的方差, 表示执行B‑SIC方案时授权用户的中继功率分配系数, 代表DAU j 的发射功率, 代表从DAU j到网关i的信道增益, 代表中继j的发射功率, 代表从中继j到网关i的信道增益, 代表从DAU j到中继i的信道增益, 代表从中继j到中继i的信道增益;

当在网关处执行SIC被称为D‑SIC方案时,网关i的接收速率约束为:式中, 表示执行D‑SIC方案时授权用户的中继功率分配系数;

当执行D‑SCI方案时,将上述约束进行放缩简化可以得到速率约束条件为:同时,授权网络最大传输速率应超过目标传输速率,假设第一时隙中基站的发射功率足够大能够满足中继处完整解码授权网络信息的条件,得到授权网络功率约束:中继将功率分配给每个网关,受到总功率 的限制,得到约束:

步骤3:进行中继节点的功率分配;所述步骤3具体为:

电力公司的目标是获得最佳的中继分配和最小化总成本,因此,可以得到下面这个子问题:其中,

P代表从中继到网关的功率矢量,可表示为 ;

目标函数为非凸的,因此采用对数近似的方法将非凸函数转换为凸函数,然后利用变量的变换 则子问题将转变为新变量的凸函数最大化问题,得到下述子优化问题:使用拉格朗日对偶算法可求解上式得到 ,并不断迭代求解,直到 收敛;

步骤4:进行下行NOMA的功率比例分配;所述步骤4存在最优功率比例分配,所述最优功率比例分配子问题表示为:其中,只有 是优化变量,对于目标函数,观察其是凸函数;约束是线性的,所以这个子问题是一个凸优化问题;通过使用标准的凸优化工具,可以有效地获得凸问题的全局最优解。

2.根据权利要求1所述的一种面向智能电网的NOMA频谱共享通信资源分配方法,其特征在于:所述步骤1包括电力公司成本函数构建及数据传输过程接收端传输速率函数,具体为:授权网络为EPC网络提供频谱,EPC网络的中继为授权网络传输信息,从而共享频谱资源;基站通过授权网络中的下行链路传输向授权用户发送信息,并且控制中心通过下行链路传输中的DAU定期向网关发布控制命令,假设存在严重的阴影干涉DAU与网关之间无直接连接,基站与授权用户之间也无直接连接;中继接收信息时构成了一个上行NOMA系统,中继发送信息时构成了一个下行NOMA系统;

采用基于信道条件分配功率原则,即信道差的接收端分配高功率,信道条件好的分配低功率,因此,产生两种方案,在网关处执行SIC被称为D‑SIC方案,在授权用户处执行SIC被称为B‑SIC方案;

引入Taguchi损失函数来描述公用事业公司的成本特征,每个公用事业公司的成本可以表示为:式中,表示由于一个数据包丢失而导致的方差上升, 表示没有数据包丢失的方差,是一个常数, 表示一个采样周期, 是电力公司i的保留成本, 是DAU i的实际传输速率, 是目标传输速率;

为了提高频谱利用率,采用NOMA技术同时为EPC网络与授权网络提供服务;假设每个节点都有完美的通道状态信息,引入由两个时隙组成的解码转发中继策略;在第一个时隙中,DAU向中继广播信号,基站向中继广播信号;在第二时隙中,中继解码接收到的信号并将基站信号和DAU信号分配不同的中继功率组成混合信号广播到授权用户与网关,在网关与授权用户处根据信号功率分配情况进行SIC;

在第一时隙中,上行NOMA接收端中继处优先解码DAU信号,所以中继处接收到的基站信号以及DAU信号的信道容量为:记 ,  为实际的接收速率, 为信道容量;所以中继处接收到的基站信号以及DAU信号的接收速率为:在第二时隙中,下行NOMA的接收端采取基于信道条件分配功率原则进行SIC; 代表执行B‑SIC方案的电力通信网络的集合, 代表执行D‑SIC方案的电力通信网络的集合;B‑SIC方案代表在授权用户处进行SIC,D‑SIC方案代表在网关处进行SIC;当执行B‑SIC方案时,授权用户以及网关处的接收速率表示为:式中, 表示从基站到网关的信道增益;当执行D‑SIC方案时,授权用户以及网关处的接收速率为:式中, 表示执行D‑SIC方案时授权用户的中继功率分配系数。

3.根据权利要求1所述的一种面向智能电网的NOMA频谱共享通信资源分配方法,其特征在于:所述步骤3的中继功率分配是指根据通信节点受干扰程度进行的中继功率分配。