蜂窝网中能量收集NOMA通信的节能传输研究

【摘要】：作为未来5G关键技术之一,非正交多址能够满足无线蜂窝网络对于大规模机器类型连接的需求。NOMA通信技术主要通过功率域复用或稀疏编码来同时服务于多个用户,并在接收端采用连续干扰消除接收机进行信号的解调。本论文研究的是在单层网络多小区场景中,采用功率域NOMA进行上行传输的用户的平均系统能效问题。由于用户往往仅由其携带的电池供电,进行上行NOMA传输的用户通常是能量受限的。因此,本文考虑将射频能量收集技术与NOMA通信技术结合起来以提高上行NOMA用户的平均系统能效。为了解决上行NOMA用户由于能量受限而无法进行有效传输的问题,本文采用了“先进行收集能量后进行信息传输”的策略。在具体实施时,系统将整个通信时间分为下行功率传输和上行信息传输两个阶段。在下行功率传输阶段,能量受限用户收集来自周围所有基站的能量,并将所收集到的能量储存起来用于上行信息传输。在进行信息传输前,首先根据用户到中心基站的距离来分组。然后让属于不同分组的用户随机配对进行信息传输。基于上述系统模型,我们首先基于干扰距离的概率密度函数,给出了不同分组中的典型用户所受平均干扰功率的表达式。其次,我们推导出了典型NOMA用户连续干扰消除解调成功的概率密度函数表达式。最后我们得到了上行NOMA用户的实际平均系统能效,并与正交多址通信传输场景做了比较。仿真结果表明,存在最优的时间分配因子可以使得上行NOMA用户的平均系统能效值达到最大,并且NOMA传输的平均能效性能要优于基于OMA传输的平均能效性能。