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          基于SWIPT的下行多載波NOMA能量效率優(yōu)化算法研究

          作者:劉琳娜(廣西民族大學,廣西南寧 530006) 時間:2023-07-07 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
          編者按:5G網(wǎng)絡能耗赤字問題日益研究,EE成為5G網(wǎng)絡性能的一個重要指標。本文研究基于SWIPT的下行MC-NOMA系統(tǒng)EE最大化問題,該問題是非凸問題不易求解。在用戶最低信息速率限制,使用DC規(guī)劃進行子信道內(nèi)功率分配。仿真結果表明,該資源分配策略能有效提高基于SWIPT的協(xié)作MC-NOMA系統(tǒng)EE。

          5G 網(wǎng)絡基站(Base Station,BS)大規(guī)模部署、移動終端海量接入,加劇了無線通信網(wǎng)絡的能耗赤字問題。在我國“雙碳”目標下,5G 網(wǎng)絡的發(fā)展要走綠色發(fā)展的道路,因此資源優(yōu)化問題得到廣大學者的研究。文獻[1-2]的作者研究了(Multi-Carrier Non-Orthogonal Multiple Access,) 系統(tǒng)資源分配問題。文獻[3]對基于無線協(xié)能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT) 的單載波協(xié)作系統(tǒng)功率分配方案進行研究。單載波會增加接收機解調(diào)復雜度并且SWIPT 技術能減少移動通信設備的能耗,因此本文將對基于SWIPT 的 系統(tǒng)子功率分配算法進行研究。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202307/448402.htm

          1 系統(tǒng)模型

          本章節(jié)考慮一個基于SWIPT 的下行的MC-NOMA系統(tǒng),該系統(tǒng)包含1 個BS 和M 個用戶,BS 發(fā)射總功率為Pt,系統(tǒng)總帶寬為B,均勻劃分給N 個相互正交的子信道,子信道(Subchannel,SC)n 的帶寬為Bn,BS和用戶都裝有單根天線,均以半雙工的模式進行工作??拷麭S 的用戶為近端用戶,遠離BS 的用戶為遠端用戶。近端用戶充當中繼,以功率分割PS(Power Splitting,PS)模式進行能量收集和信息轉發(fā)。該系統(tǒng)包含兩個傳輸階段,第1 個是直連傳輸階段,第2 階段是協(xié)作轉發(fā)階段。

          1)直連傳輸階段

          在直連傳輸階段BS 依據(jù)NOMA 原理將信號廣播給小區(qū)內(nèi)所有的用戶。SCn 中傳輸?shù)寞B加信號為

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          2 SC功率分配算法

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          算法1:子信道功率分配算法

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          3 仿真結果與分析

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          圖2 展示Pt = 12 W時,EE 隨N 變化的情況。N 值變大,系統(tǒng)能服務更多用戶,系統(tǒng)吞吐量會提高,EE隨N 呈上升趨勢。N 增大會增加電路損耗,EE 增長趨勢逐漸平緩。N = 35 時,EE-DC 資源分配方案EE 比EE-FTPA 分別高出了%。在系統(tǒng)子信道數(shù)目較多時,本文所提的SC 用戶功率分配算法能更好的提升SWIPT的MC-NOMA 的EE。

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          4 結束語

          此章節(jié)主要針對在用戶最低信息速率限制下,通過子信道功率分配來最大化基于SWIPT 的下行MC-NOMA的EE,并使用DC規(guī)劃進行求解。通過MATLAB仿真驗證,本文所提SC 功率分配有效的提升基于SWIPT的下行協(xié)作MC-NOMA的EE。

          參考文獻:

          [1] FU Y, SALAUN L, SUNG C W, et al. Subcarrier and power allocation for the downlink of multicarrier NOMA systems[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology,2018, 67(12): 11833-11847.

          [2] 田心記,蔣清麗.下行NOMA系統(tǒng)中最大化能量效率的功率分配方案[J].北京郵電大學學報,2021,44(1):38-44.

          [3] 馮熳,胡忠穎,巴特爾.基于連續(xù)凸逼近的協(xié)作式非正交多址接入聯(lián)合無線攜能通信的能效優(yōu)化方案[J]. 電子與信息學報, 2023,45(4): 1147-1153.

          [ 4 ] SH E N Y , Y A N G B , W A N G g S , e t a l . S u m r a t e maximization for multi-carrier SWIPT relay system with non-ideal power amplifier and circuit power consumption[J]. IEEE Access, 2019, (7): 89805-89820.

          [5] NA Z, WANG X, SHI J, et al. Joint resource allocation for cognitive OFDM-NOMA systems with energy harvesting in green IoT[J]. Ad Hoc Networks, 2020, (5)107: 10222.

          (本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年6月期)



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