[发明专利]一种基于非正交多址技术的共生无线电网络设计方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种基于非正交多址技术的共生无线电网络设计方法。本发明首先估计所有BD射信号的能量，然后采用高能量优先匹对准则对BD进行集群划分；在传输数据时，集群内采用NOMA即该集群内的所有BD可以在对应的时隙中同时进行数据传输，而对于不同集群间则采用TDMA即每个时隙只允许一个集群工作；此外，一种基于集群互助供能的能量吸收方式被提出，即对于其他集群内的BD而言，不仅可以从基站传输来的主信号中吸收能量也可以从当前正在进行传输的集群所反射的信号中吸收能量。本发明的优势在于，在保证低功耗和频谱利用率高的前提下，系统性能相较于采用传统传输协议的通信系统性能有了一定的提升。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体的说是涉及一种基于非正交多址技术(non-orthogonal multiple access,NOMA)的共生无线电网络(symbiotic radio network,SRN)设计方法。

背景技术

近年来，随着信息时代中数据的爆炸性增长，物联网(Internet of Things,IoT)产业得到了长足的发展，其中大规模物联网的使用变得越来越频繁。在大规模物联网中，对于能量、频谱等珍贵资源都有了全新且更高的要求。然而传统无线通信网络普遍存在着能量供应不足、频谱利用率低下等问题，一定程度上减缓了物联网产业的发展脚步，使得物联网产业的发展遇到了前所未有的瓶颈。因此，在传统的无线通信网络中引入低功耗、高频谱利用率的技术迫在眉睫，这些技术能够有效地缓解当前物联网产业所面临的问题。其中，环境反向散射通信技术(ambient backscatter communication,AmBC)便是近年来发展较快的一种低功耗高频谱利用率的技术。在AmBC中，反向散射设备(backscatter device,BD)可以利用现有的环境射频信号，将自己的信息调制到该信号上，然后反射给接收机，这样一来不仅不再需要对通信系统配置专门的射频信号发射源，而且对于BD而言也不需要自己产生射频信号发送信息，进而降低了能量消耗。但在传统的AmBC中，环境信号相对于反射信号而言信号强度要大许多，因此给解调反射信号的接收机带来了强力的干扰，增加了解调难度。新兴的共生无线电技术(symbiotic radio,SR)为解决这一问题提供了新思路。在SR中，主通信过程与反向散射通信过程结合在了一起即两个通信过程共享一个主接收机，并且对于主接收机而言，利用串行干扰消除技术对主信号以及反射信号进行解调，这样可以在反射信号解调过程中消除环境信号所带来的强力干扰。

此外，NOMA也是一种实现高频谱利用率的技术。不同于正交多址技术(orthogonalmultiple access,OMA)，NOMA允许多个设备在同一正交资源块上进行传输。因此，将SR和NOMA有效结合为实现低功率、高频谱利用率的物联网通信系统提供了可能。

发明内容

本发明针对现有物联网中能量供应不足、频谱利用率低下等问题，将SR和NOMA技术相结合，设计了一种基于非正交多址技术的共生无线电通信网络，并考虑对基站发射功率(transmit power)、BD能量反射系数(power reflection coefficients)以及传输时隙长度(time slot duration)进行控制，从而优化整个系统性能。