[发明专利]一种求可见光通信系统下行NOMA最小化功率的方法

权利要求书

1.一种求可见光通信系统下行NOMA最小化功率的方法，其特征在于：具体包含如下步骤；

步骤1，设发射端有一个LED灯和k个光电检测器，则满足|s_k|≤A_k，E{|s_k|}＝0和其中，E{|s_k|}代表信号s_k的均值，E{|s_k|²}代表信号s_k的均方值，s_k代表第k个接收用户的信息符号，g_k代表发射端和第k个接收用户之间的信道增益，A_k为直流偏置，ε_K为目标平均电功率；k和K均为正整数；

将发射端的信道增益以升序排列，则|g₁|≤|g₂|≤...≤|g_K|，根据NOMA的原理，发射端发送K个信息通过重叠码技术发给用户，则LED灯的发射信号表达式如下：

式中，P_k是s_k的发射功率，且p_k∈R，b是LED灯的直流偏置，且b≥0；

步骤2，根据可见光通信中的信道增益表达式计算出每个接收用户的信道增益，具体如下：

式中，g_k是第k个接收用户的信道增益，d_k是LED灯和第k个用户之间的距离，m是朗勃发射阶数，m＝-ln2/ln(cosθ_1/2)，θ_1/2是半功率半角，η_c是电光转化效率，η_l是光电转化效率，G代表发射放大器增益，θ和ψ分别代表辐射角和入射角，ψ_FOV代表接收机视野区域，A_r为接收机物理区域，且

式中，n_r代表辐射指数，A_PD代表光电检测器面积；

步骤3，根据互信息推导出可见光通信下行NOMA中的用户速率闭式表达式：

式中，R_k，i代表第k个接收用户译第i个接收用户的信息的速率，p_i代表分配给第i个接收用户的功率，σ²为噪声功率，α_j，γ_j，ε_j分别为信道增益的参数，j随着i变化，且i≤j；

步骤4，得出可见光通信中考虑带宽的用户速率闭式表达式：

式中，B代表带宽；

步骤5，求解最小化发射功率目标函数，具体如下：

min T_r(p)

式中，Tr(P)为总发射功率，c_k，i为服务质量要求。

2.根据权利要求1所述的一种求可见光通信系统下行NOMA最小化功率的方法，其特征在于：所述步骤3根据互信息推导出可见光通信下行NOMA中的用户速率闭式表达式，具体如下：

式中，n_k代表第k个用户的高斯白噪声。

3.根据权利要求1所述的一种求可见光通信系统下行NOMA最小化功率的方法，其特征在于：所述步骤4得出可见光通信中考虑带宽的用户速率闭式表达式，具体推导过程如下：

假设可见光通信系统的带宽为BHZ，输入和输出都用样本1/2B秒分离，噪声功率谱密度为σ²watts/hertz，噪声功率是2σ²B，对于时间间隔[0，T]，有2BT个噪声样本，每一个样本的方差是若信号的功率为p_i，每个样本的信号能量为则VLC NOMA网络每个样本的容量为

由于每秒有2B个样本，则可见光通信中考虑带宽的用户速率闭式表达式：