基于SWIPT的下行多載波NOMA能量效率優(yōu)化算法研究

5G 網(wǎng)絡(luò)基站（Base Station，BS）大規(guī)模部署、移動(dòng)終端海量接入，加劇了無線通信網(wǎng)絡(luò)的能耗赤字問題。在我國“雙碳”目標(biāo)下，5G 網(wǎng)絡(luò)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(xué)者的研究。文獻(xiàn)^[1-2]的作者研究了多載波(Multi-Carrier Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA) 系統(tǒng)資源分配問題。文獻(xiàn)^[3]對(duì)基于無線協(xié)能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT) 的單載波協(xié)作NOMA系統(tǒng)功率分配方案進(jìn)行研究。單載波會(huì)增加接收機(jī)解調(diào)復(fù)雜度并且SWIPT 技術(shù)能減少移動(dòng)通信設(shè)備的能耗，因此本文將對(duì)基于SWIPT 的多載波NOMA 系統(tǒng)子功率分配算法進(jìn)行研究。

1 系統(tǒng)模型

本章節(jié)考慮一個(gè)基于SWIPT 的下行的MC-NOMA系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含1 個(gè)BS 和M 個(gè)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(gè)相互正交的子信道，子信道（Subchannel，SC）n 的帶寬為B_n，BS和用戶都裝有單根天線，均以半雙工的模式進(jìn)行工作?？拷麭S 的用戶為近端用戶，遠(yuǎn)離BS 的用戶為遠(yuǎn)端用戶。近端用戶充當(dāng)中繼，以功率分割PS（Power Splitting，PS）模式進(jìn)行能量收集和信息轉(zhuǎn)發(fā)。該系統(tǒng)包含兩個(gè)傳輸階段，第1 個(gè)是直連傳輸階段，第2 階段是協(xié)作轉(zhuǎn)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(hào)廣播給小區(qū)內(nèi)所有的用戶。SC_n 中傳輸?shù)寞B加信號(hào)為

2 SC功率分配算法

算法1：子信道功率分配算法

3 仿真結(jié)果與分析

圖2 展示Pt = 12 W時(shí)，EE 隨N 變化的情況。N 值變大，系統(tǒng)能服務(wù)更多用戶，系統(tǒng)吞吐量會(huì)提高，EE隨N 呈上升趨勢(shì)。N 增大會(huì)增加電路損耗，EE 增長趨勢(shì)逐漸平緩。N = 35 時(shí)，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(shí)，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。

4 結(jié)束語

此章節(jié)主要針對(duì)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(jìn)行求解。通過MATLAB仿真驗(yàn)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。

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（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年6月期）