[发明专利]一种面向NOMA与携能D2D融合网络的鲁棒资源分配方法

说明书

本发明涉及一种面向NOMA与携能D2D融合网络的鲁棒资源分配方法，属于通信技术领域。所述方法包括：构建面向NOMA与携能D2D融合网络。其中，蜂窝用户采用下行NOMA传输，实现多个用户复用同一资源块；D2D用户配有能量收集电路，并采用衬底式频谱接入方式。考虑随机信道不确定性模型，建立以系统总能效最大为目标函数的资源分配优化问题。联合优化功率分流比、资源块分配因子以及发射功率，在保证蜂窝用户通信质量的同时，最大化系统的能效。实验结果表明，本发明具有较高的系统能效和良好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种面向NOMA与携能D2D融合网络的鲁棒资源分配方法。

背景技术

随着通信技术的迅速发展，可用的频谱资源越来越少，海量终端设备接入增加了能源消耗的负担，基站在满足快速增长的网络容量需求时，也出现了严重的过载问题。因此，如何提高频谱利用率和能效，减少基站负荷成为5G通信技术的重要发展方向。为了解决这些问题，非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)和无线携能(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术应运而生，一方面非正交多址接入技术可以通过功率域的复用，允许多个用户共同享用同一频率和时间资源，提升了频谱利用率和接入用户的数量，另一方面，无线携能技术可以利用射频信号携带的能量对移动设备进行充电，实现数据和能量的并行传输，提升能量效率的同时延长了设备电池寿命。此外，终端直通(Device to Device,D2D)技术可以实现两个对等的用户节点之间直接进行数据传输，即点对点传输，节省频谱资源的同时减少了基站的负荷。

现有研究大部分是只考虑完美信道状态信息下基于NOMA的D2D通信网络的资源分配问题。然而，在实际的无线通信网络中，由于存在系统时延和量化误差，很难获取完美的信道状态信息。当信道估计误差较大时，难以保证用户的服务质量，还需要进行进一步研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向NOMA与携能D2D融合网络的鲁棒资源分配方法，保证蜂窝用户的服务质量，最大化D2D用户的能效。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种面向NOMA与携能D2D融合网络的鲁棒资源分配方法，所述方法包括：

在基于NOMA与携能D2D融合网络中，包括一个宏基站，M个蜂窝用户以及N对D2D用户，基站通过K个资源块与蜂窝用户进行数据传输，D2D用户配备能量收集电路且蜂窝用户采用NOMA技术；

考虑下行传输场景，多个蜂窝用户复用相同资源块，假设信道增益满足利用串行干扰消除，按照信道增益递增的顺序依次消除干扰，减少共信道干扰，D2D用户采用衬底式接入，对占用相同资源块的用户造成干扰；第i个蜂窝用户的数据速率为作：

其中，为基站通过资源块k分配给蜂窝用户i的发射功率，M_k为资源块k上的蜂窝用户数量，为基站到蜂窝用户i在资源块k上的信道增益，为D2D用户n到蜂窝用户i在资源块k上的信道增益；为D2D用户的资源块分配因子，当表示D2D用户n占用资源块k，否则为D2D用户n在资源块k上的发射功率，σ²为接收机的背景噪声功率；

为执行串行干扰消除，消除信道增益条件较差用户j的干扰，用户i解码用户j信号的信干噪比描述为：

其中，为基站通过资源块k分配给蜂窝用户j的发射功率；

用户j解码自身信号时，信干噪比为：

假设D2D用户n与蜂窝用户复用第k个资源块，其信干噪比为：