欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13336804447 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13336804447
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2022100052886
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-05-15
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

S1:对于接入VLC‑NOMA系统的N个用户,根据朗伯辐射模型,计算LED与用户之间的用户信道增益,并按照用户信道增益升序排列并编号用户,即h1<h2<L<hN,用户i的信道增益hi计算公式为:

其中,A表示光接收机的接收面积,朗伯辐射系数m=‑ln2/log2[cos(θ1/2)],θ1/2是LED的半功率角,di是LED和第i个用户之间的直线距离,θi和φi分别是LED的发射角和第i个用户的接收角,ψFoV是光接收机视场角,TS(φi)是光集中器增益,g(φi)是光滤波器增益;

S2:计算所有用户的信道增益平均值,统计用户信道增益大于信道增益平均值的用户数目,记为K,执行动态用户分组策略,得到K个NOMA用户组;

S3:根据所得的K个NOMA用户组,依次对K个NOMA用户组执行能效最优的功率分配策略,获得K个NOMA用户组中各个用户的最优发射功率,并分别计算K个NOMA用户组的能效,然后将各个NOMA用户组的能效累加,获得系统的能效。

2.如权利要求1所述的一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法,其特征在于:所述S2具体方法为:

S201:根据公式 计算所有用户的信道增益平均值have,其中,hi是第i个用户的信道增益;

S202:统计用户信道增益大于have的用户数目,记为K,并将N个用户分为Q个用户集合,其中, 表示对计算结果向上取整;

S203:判断K是否为0,若是,则无法完成用户分组,使用正交多址接入技术,均分地为所有用户分配带宽和功率资源,动态用户分组过程结束,执行步骤S204,若不是,则执行步骤S205;

S204:计算采用正交多址接入技术时的系统能效,计算公式为:其中,Bave是给每个用户平均分配的带宽资源, BV是VLC系统的带宽,Pave是给每个用户平均分配的功率资源, P是LED灯的发射功率,γ是光电转换效率,γ=

2 2 ‑21

0.53A/W,σ是信道噪声功率,σ=N0Bave,N0是VLC信道噪声功率谱密度,N0=1×10 ;

S205:将N个用户依次放入Q个用户集合中,第1个用户集合中包括序号为1到K的用户,第2个用户集合中包括序号为K+1到2K的用户,依次类推,第Q个用户集合中包括序号为(Q‑

1)×K+1到N的用户;

S206:若 是整数,则每个用户集合中的用户数目为K;若 不是整数,则前Q‑1个用户集合中的用户数目为K,最后一个用户集合用户数目为N‑K×(Q‑1);

S207:依次从Q个用户集合中按序取出一个用户,分为一组,即用户1,K+1,2K+1,L,(Q‑

1)×K+1为第1组,用户2,K+2,2K+2,L,(Q‑1)×K+2为第2组,以此类推,直至K个NOMA用户组分组完成,若第Q个用户集合中的用户数目等于K,则将第Q个用户集合中的用户依次加入K个NOMA用户组,每个NOMA用户组的用户数目为Q个,若第Q个用户集合中的用户数目小于K,则将第Q个用户集合中的N‑K×(Q‑1)个用户依次加入前N‑K×(Q‑1)个NOMA用户组中,前N‑K×(Q‑1)个NOMA用户组的用户数目为Q,后Q×K‑N个NOMA用户组不包含第Q个用户集合中的用户,其用户数目为Q‑1。

3.如权利要求1所述的一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法,其特征在于:所述S3具体方法为:

S301:将系统的能效优化问题拆分成K个NOMA用户组的能效累加和的优化问题,依次选取一个NOMA用户组,记为k,k∈{1,2,L,K},其优化问题表示为:其中,m是第k个NOMA用户组的用户数目,Ri是第i个用户的可达速率,Pi是第i个用户的发射功率,PC'是一个NOMA用户组消耗的电路功率,PS是一个NOMA用户组的最大发射功率,Rmin是第i个用户的最小请求速率,Ptol是接收端使用连续干扰消除技术解调时所需的最小功率差;

S302:将分数形式的能效优化问题转换为减法形式的等效凸优化问题,可表示为:其中,ηk是第k个NOMA用户组的初始能效值;

S303:针对上述的凸优化问题,构建拉格朗日函数,把原来的带约束条件的原函数转换为不带约束条件的拉格朗日函数,可表示为:其中,λ,μi,ψi是拉格朗日乘子,λ>0,μi>0,ψi>0;

S304:构建拉格朗日对偶问题,可表示为:s.t.λ>0,μi>0,ψi>0其中, 是拉格朗日函数的对偶函数;

S305:求解拉格朗日对偶问题的最优解,即原问题的最优解,获得最优的用户发射功率Pi;

S306:依据得到的用户发射功率,计算第k个NOMA用户组的能效,公式如下:其中,Ri是用户的可达速率,计算公式如下:其中,B是分配给该NOMA用户组的带宽资源,S307:重复执行S301至S306的操作,依次计算各个NOMA用户组的能效,然后叠加得到系统的能效,系统能效的计算公式为:*

其中,ηk是第k个NOMA用户组的最优能效值。