[发明专利]一种基于大规模IoT场景的高能效高可靠的资源分配方法

说明书

本发明属于无线通信网络技术领域，具体涉及一种基于大规模IoT场景的高能效高可靠的资源分配方法；该方法包括：根据大规模IoT场景构建通信系统模型；计算基站向用户发送信号时的信干噪比；根据基站向用户发送信号时的信干噪比，计算用户在不同子载波上发送信号对应的中断概率；根据基站向用户发送信号时的信干噪比，计算通信系统的能效；根据中断概率进行用户子载波分配；通过最大化通信系统的能效设计用户功率分配；系统根据用户子载波分配结果和用户功率分配结果进行通信；本发明的资源分配方法通过联合优化可靠性和能效，同时保证了大规模IoT场景中系统的能效和可靠性，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于无线通信网络技术领域，具体涉及一种基于大规模IoT场景的高能效高可靠的资源分配方法。

背景技术

由于近年来IoT的爆炸式增长，移动应用程序有望在未来无线网络中继续保持目前的指数级增长。未来的异构服务和应用还需要在未来无线网络中提供前所未有的海量用户接入、异构数据流量、高带宽效率和低时延服务。因此，上述服务和应用将必须得到大规模多址接入方案的支持。大规模多址接入须以最有效的方式在分配的共享资源块(如时隙、频带、扩展码和功率级别)中容纳多个用户。为了实现这一目标，大规模多址接入方案必须超越现有方案的简单结合，需要融入新的概念和范式。与传统的多址接入方案相比，大规模多址接入方案有望实现更高的带宽效率和更高的连通性。而且，大规模多址接入还必须为对时延敏感的IoT应用提供高效(更高可靠、更高能效)的随机访问。

在探索大规模多址接入技术如何保证未来海量IoT用户带来的海量连接数量问题中，需要根据未来IoT应用的需要，设计能同时保证可靠性和能耗的大规模多址接入方案。在此基础上，研究大规模多址接入系统中的资源分配问题，是保障多用户通信中的服务质量的重要前提。因此，为了解决大规模多址接入中的能效和可靠性难以同时保证的问题，需从用户子载波匹配和功率分配两方面进行优化。

发明内容

为了解决大规模多址接入中的能效和可靠性难以同时保证的问题，本发明提出了一种基于大规模IoT场景的高能效高可靠的资源分配方法，该方法包括：

S1：根据大规模IoT场景构建通信系统模型；

S2：根据通信系统模型，计算基站向用户发送信号时的信干噪比；

S3：根据基站向用户发送信号时的信干噪比，计算用户在不同子载波上发送信号对应的中断概率；

S4：根据基站向用户发送信号时的信干噪比，计算通信系统的能效；

S5：根据中断概率进行用户子载波分配，得到用户子载波分配结果；

S6：根据最大化通信系统的能效进行用户功率分配，得到用户功率分配结果；

S7：系统根据用户子载波分配结果和用户功率分配结果进行通信。

优选的，计算基站向用户发送信号时的信干噪比的公式为：

其中，表示基站通过子载波k向用户n发射信号时的信干噪比，表示，表示，表示基站通过子载波k向用户n发射信号的功率，σ²表示加性高斯白噪声的方差，表示用户间干扰，N表示用户总数量。

优选的，计算中断概率的公式为：

其中，P_out表示用户的中断概率，SINR_min表示系统通信的最小信干噪比，表示通过子载波k向用户n发射信号时基站的信干噪比的概率密度函数。

优选的，计算通信系统的能效的公式为：