1.一种基于非正交多址接入的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
S1:构建基于非正交多址和携能网络的系统模型;
S2:在第一个时隙传输阶段,中心用户和边缘用户均直接接收从基站侧发出的信息,中心用户能检测到基站发送给边缘用户的信息;
S3:在第二个时隙传输阶段,中心用户具有携能技术,分割部分功率进行收集能量,为边缘用户解码转发信息服务;
S4:构建基于基站与用户的信道状态的最佳用户配对方案;
S5:确定功率分配、分割因子和能量效率。
2.根据权利要求1所述的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,步骤S1中,构建的系统模型为:由一个基站,及附着在基站侧的若干用户,基于用户与基站的欧氏距离分为两组,其中近端为中心用户N={Ni,i=1,2,…,K},远端为边缘用户F={Fj,j=1,2,…,K},γi,j表示第i个中心用户和第j个边缘用户在同一子载波上配对,共同组成的下行网络链路;其中基站和所有用户均服从泊松点分布;
基站发送信号x为: 其中,ps是基站的发射功率,αi和αj分别是NOMA用户的功率分配因子,
每个子载波带的带宽Wp为: 共有P个子载波。
3.根据权利要求2所述的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,步骤S2中,第一个时隙传输阶段具体包括:
中心用户接收基站的信号: 其中,hi表示中心用户侧的信道状态系数,zi表示中心用户侧接收信号的高斯白噪声, xi、xj分别表示基站发送给中心用户、边缘用户的信号;
边缘用户接收基站的信号: 其中,hj表示边缘用户侧的信道状态系数,zj表示边缘用户侧接收信号的高斯白噪声,中心用户的信噪比为: 令 则
边缘用户的信噪比为: 则
2
中心用户收集的能量为:E=Tβipsη|hj| ,其中,T表示信息传输总时间,η为能量转换效率,βi为功率分割系数;
在中心用户处用于协作边缘用户传输信息的传输功率为:
4.根据权利要求3所述的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,步骤S3中,第二个时隙传输阶段具体包括:
边缘用户从中心用户接收的信号为: 其中,hr表示中心用户与边缘用户间信道状态系数;
在协作传输时,中心用户检测到信号 的信噪比为:改为边缘用户从中心用户处接收信号 的信噪比为:接收信号 的传输速率为:
5.根据权利要求4所述的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,步骤S3中,使用SWIPT‑NOMA协议,中心用户的中断在以下两种情况下发生:第一种是中心用户检测不到信号 第二种是中心用户能检测到信号 但检测不到信号 基于此,中心用户的中断概率为: 其中,γ1和γ2分别为中心用户和边缘用户目标速率R1和R2对应的信噪比,
6.根据权利要求5所述的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,步骤S3中,使用的SWIPT‑NOMA协议,边缘用户的停机在以下两种情况下发生:第一种是中心用户可以检测到信号 但是在边缘用户处接收到的总信噪比无法达到目标速率;第二种是中心用户和边缘用户都无法检测到信号边缘用户的信噪比为: 即边缘用户的信噪比为直接传输阶段与中继用户协作传输阶段的信噪比之和;
边缘用户的中断概率为:
7.根据权利要求6所述的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,步骤S4中,构建基于基站与用户的信道状态的最佳用户配对方案,具体包括:将基站坐标设为(0,0),基于用户与基站的距离分为中心用户和边缘用户,即内环区域的中心用户与基站距离d<dα,外环区域的边缘用户与基站距离dβ<d<dχ,其中dα<dβ<dχ,dα、dβ、dχ分别为内环的内、外径和外环的外径,并将整个区域划分为四个区域,第一、二、三、四象限分别为d1,d2,d3,d4,在每一个象限内对将中心用户与边缘用户进行配对,并依次将与基站最近的中心用户和最近的边缘用户进行配对,直到最远的中心用户与最远的边缘用户进行配对,Ns=argmaxi=1,...,K|hi
2 2
| ,Fs=argmaxj=1,...,K|hj| ,即Ns与Fs进行配对,直接根据信道距离造成信道的衰弱进行用户配对。
8.根据权利要求7所述的携能通信网络用户配对方法,其特征在于,步骤S5具体包括:在对NOMA用户进行功率分配时,采用动态功率分配进行用户间的功率配对,对于能量中继用户处的功率分割采用静态功率分配,SWIPT中继的能量收集全部用来解码转发和信息,能量效率为定值。