CN106788651B - 基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法 - Google Patents
基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106788651B CN106788651B CN201710047520.1A CN201710047520A CN106788651B CN 106788651 B CN106788651 B CN 106788651B CN 201710047520 A CN201710047520 A CN 201710047520A CN 106788651 B CN106788651 B CN 106788651B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- area
- information
- multiple access
- transmitter
- receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
- H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
- H04L25/03178—Arrangements involving sequence estimation techniques
- H04L25/03248—Arrangements for operating in conjunction with other apparatus
- H04L25/0328—Arrangements for operating in conjunction with other apparatus with interference cancellation circuitry
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法,信息传输的过程为:1)根据发射机与各接收区域之间的平均距离确定各区域内接收机的解码顺序,然后计算基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值,发射机再将所有区域的期望信息按照权值进行叠加后广播发送;2)各区域内接收机均采用串行干扰抵消技术进行信息的解码,以完成基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息接收,该方法根据发射机与接收区域之间的距离定义地理区域,利用非正交多址接入技术实现信息的传输,满足接收机通信速率要求的同时仅需较小的发射功率。
Description
技术领域
本发明属于非正交多址接入技术领域,涉及一种基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法。
背景技术
基于位置信息的多地理区域广播(Multi-Region Geocasting)指的是,发射机将不同的信息传输给不同地理区域内的接收机,并且在同一区域内的接收机具有相同的期望信息的传输模式。利用基于位置信息的多地理区域广播,新的服务和应用如基于地理位置的广告,交通信息服务或者发布订阅服务等都成为了可能。从无线通信的物理层的角度来看,区域最明显的地理信息之一就是区域与发射机之间的物理距离。因此本发明首次将基于位置信息的多地理区域广播应用于无线通信物理层。
第五代移动通信***(5G)将是一个高频谱效率和高能量效率的通信***。新兴的无线通信技术中,非正交多址接入(Non-orthogonal multiple access,NOMA)作为5G关键备选技术之一,受到学术界、工业界的高度重视与肯定。NOMA这一新型的多址接入方式打破了传统正交多址接入方式(如TDMA,OFDMA等)的禁锢,利用用户设备的计算能力以及用户间的信道差异来实现同时、同频的数据传输。NOMA技术的应用将使得5G通信***中频谱效率和能量效率得以显著提升,海量用户和设备的接入也将成为可能。
NOMA不同于传统的正交多址接入方式:在发射端,发射机采用叠加码的方式广播用户信息,主动引入多用户干扰。在接收端,串行干扰抵消(Successive InterferenceCancellation,SIC)技术通常用于NOMA***中以实现多用户检测。与传统的正交多址接入相比,NOMA***中的接收机复杂度有所提升,但可以获得更高的频谱效率。
工业界,以日本NTT DoCoMo公司为代表。早在2010年,DoCoMO公司就开始了关于NOMA的相关研究,并且提出了***化的初步方案。在DoCoMo提出的5G构想中,以前只能为单一的无线资源(比如按频率和时间分割的块)分配一个用户,而NOMA方式可将一个资源分配给多个用户。DoCoMo公司通过模拟,验证了在城市地区采用NOMA的效果,并已证实,采用该方法可使无线接入宏蜂窝的总吞吐量提高50%左右。
学术界,大量关于NOMA的学术论文在近年出现,它们分别从协作通信,认知无线电,资源分配等各种角度出发对NOMA进行了理论分析与研究。然而,对于在发射端配置多天线的NOMA通信***,对发射端的波束形成矢量设计的优化问题的研究非常有限,现有发明专利也仅限于单天线上行NOMA***。因此多天线NOMA***的研究具有非常大的意义与应用前景。
NOMA的本质是利用由于发射机不均匀的功率分配或者接收机天然的远近效应所产生的用户设备信干噪比差异来实现更高效的频谱利用。各接收机之间天然的信道增益差异是运用NOMA的巨大优势。因此,将NOMA运用于物理层的基于位置信息的多地理区域广播***具有巨大的潜力和益处。具体而言,发射机和区域之间的距离,不仅可以作为划分区域的一个地理特征,同时使得不同区域内的接收机具有不同的信道增益。然而现有文献以及发明专利没有涉及物理层中基于位置信息多地理区域广播***,更没提出使用NOMA的基于位置信息的多地理区域广播***传输方案及其设计方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法,该方法根据发射机与接收区域之间的距离定义接收区域的解码顺序,利用非正交多址接入技术实现信息的传输,满足接收机通信速率要求的同时发射功率较小。
为达到上述目的,本发明所述的基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法中的***包括一个发射机及G个接收区域,每个接收区域内有Ug个接收机的无线通信***模型,1≤g≤G;发射机配置M根天线,所有接收机均配置单天线;发射机采用非正交多址接入的方式实现多路信息同时同频传输,不同接收区域内的接收机的期望信息不同,同一接收区域内各接收机的期望信息相同,所有接收机均利用串行干扰抵消技术实现信息解码,则信息传输的过程为:
1)首先根据发射机与各地理区域之间的平均距离确定各接收区域内接收机的解码顺序,然后计算基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值,发射机再将所有区域的期望信息按照权值进行叠加后广播发送;
2)各区域内接收机均采用串行干扰抵消技术进行信息的解码,以完成基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息接收。
第g个接收区域内第u个接收机观察到的信号yu,g为:
其中,1≤u≤Ug,hu,g为从发射机到第g个接收区域内第u个接收机的瞬时信道状态信息,sg为第g个接收区域内接收机的期望信息,wg为sg的发射端多天线波束形成权值。
设为发射机与第g个接收区域之间的最小距离,为发射机与第g个接收区域之间的最大距离,设为第g个接收区域与发射机之间的平均距离,对所有接收区域与发射机之间的平均距离进行排序,即其中,设平均距离最远的一个接收区域为第一个接收区域,平均距离最近的一个接收区域为第G个接收区域,第g个接收区域内的接收机在解码其期望信息之前,先使用串行干扰抵消技术解码前g-1个接收区域的期望信息。
计算基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值的具体操作为:
设优化目标为最小化发射功率,约束条件为满足每个接收区域内所有接收机解码其期望信号的最小信干噪比,同时满足每个接收机能够实施串行干扰抵消技术,则优化问题为:
其中,PMin为最小所需发射功率,以上优化问题可以进一步写为:
通过利用连续凸近似的优化方法求解所述优化问题,得到基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法是利用非正交多址接入技术,首先根据发射机与接收区域之间的平均距离确定各接收区域内接收机的解码顺序,再计算发射机的波束形成的权值,然后再将所有区域的期望信息按照权值进行叠加后广播发送,从而提高***的频谱效率,接收端采用串行干扰抵消技术进行信息的解码;当各地理区域之间的平均距离差距越大,本发明的性能增益越大,从而通过较小的发射功率就可以保证所有用户的通信速率要求。
附图说明
图1为本发明的***信号模型;
图2为仿真实验中采用的地理区域分布模型;
图3为采用图2(A)中的区域分布模型时本发明与现有传输方案所需最小发射功率的对比图;
图4采用了图2(B)中的区域分布模型时本发明与现有传输方案所需最小发射功率的对比图;
图5采用了图2(A)中的区域分布模型时本发明与现有传输方案仿真结果的对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参考图1,本发明所述的基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法中所述***包括一个发射机及G个接收区域,每个接收区域内有Ug个接收机的无线通信***模型,1≤g≤G,发射机配置M根天线,所有接收机均配置单天线,发射机采用非正交多址接入的方式实现多路信息同时同频传输;不同接收区域内的接收机的期望信息不同,同一接收区域内各接收机的期望信息相同,所有接收机均利用串行干扰抵消技术实现信息解码,则信息传输的过程为:
1)首先根据发射机与各地理区域之间的平均距离确定各接收区域内接收机的解码顺序,然后计算基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值,发射机再将所有区域的期望信息按照权值进行叠加后广播发送;
2)各区域内接收机均采用串行干扰抵消技术进行信息的解码,以完成基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息接收。
第g个接收区域内第u个接收机观察到的信号yu,g为:
其中,1≤u≤Ug,hu,g为从发射机到第g个接收区域内第u个接收机的瞬时信道状态信息,sg为第g个接收区域内接收机的期望信息,wg为sg的发射端多天线波束形成权值。
设为发射机与第g个接收区域之间的最小距离,为发射机与第g个接收区域之间的最大距离,设为第g个接收区域与发射机之间的平均距离,对所有接收区域与发射机之间的平均距离进行排序,即其中,设平均距离最远的一个接收区域为第一个接收区域,平均距离最近的一个接收区域为第G个接收区域,第g个接收区域内的接收机在解码其期望信息之前,先使用串行干扰抵消技术解码前g-1个接收区域的期望信息。
计算基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值的具体操作为:
设优化目标为最小化发射功率,约束条件为满足每个接收区域内所有接收机解码其期望信号的最小信干噪比,同时满足每个接收机能够实施串行干扰抵消技术,则优化问题为:
其中,PMin为最小所需发射功率,以上优化问题可以进一步写为:
为了进一步展示本发明的传输方案的性能以及与参数之间的关系,图3至图5给出了仿真结果,从图中可以看出,使用本发明在相同通信速率条件下,消耗功率更少。
Claims (6)
1.一种基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法,其特征在于,所述多地理区域广播***包括一个发射机及G个接收区域,每个接收区域内有Ug个接收机的无线通信***模型,1≤g≤G;发射机配置M根天线,所有接收机均配置单天线;发射机采用非正交多址接入的方式实现多路信息同时同频传输,不同接收区域内的接收机的期望信息不同,同一接收区域内各接收机的期望信息相同,所有接收机均利用串行干扰抵消技术实现信息解码,则信息传输的过程为:
1)根据发射机与各接收区域之间的平均距离确定各接收区域内接收机的解码顺序,然后计算基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值,发射机再将所有区域的期望信息根据基于非正交多址接入的多地理区域广播***的波束形成的权值进行叠加后广播发送;
2)各接收区域内接收机均采用串行干扰抵消技术进行信息的解码,完成基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息接收。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710047520.1A CN106788651B (zh) | 2017-01-22 | 2017-01-22 | 基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710047520.1A CN106788651B (zh) | 2017-01-22 | 2017-01-22 | 基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106788651A CN106788651A (zh) | 2017-05-31 |
CN106788651B true CN106788651B (zh) | 2020-05-22 |
Family
ID=58941387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710047520.1A Active CN106788651B (zh) | 2017-01-22 | 2017-01-22 | 基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106788651B (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107438038B (zh) * | 2017-06-07 | 2020-03-13 | 西安交通大学 | 一种fbmc/oqam的导频设计和同步信道估计方法 |
CN107342811B (zh) * | 2017-06-20 | 2019-10-08 | 中国矿业大学 | 一种求可见光通信***下行noma最小化功率的方法 |
CN109412660B (zh) * | 2017-08-15 | 2020-09-22 | 中国电信股份有限公司 | 大规模天线传输方法、基站、用户终端和大规模天线*** |
CN107889124B (zh) * | 2017-12-04 | 2020-10-16 | 南京邮电大学 | 一种基于非正交多址接入的洪涝监测数据传输方法 |
CN108770015B (zh) * | 2018-05-29 | 2021-03-23 | 清华大学 | 通信***传输方式的选择方法及装置 |
CN108966325B (zh) * | 2018-06-25 | 2021-08-03 | 浙江工业大学 | 一种基于深度确定性策略梯度的非正交接入最优解码排序上行传输时间优化方法 |
CN108966337B (zh) * | 2018-06-28 | 2020-07-10 | 浙江大学 | 一种基于波束空间的大规模接入方法 |
CN108811068B (zh) * | 2018-07-24 | 2021-07-02 | 广东工业大学 | 一种资源分配方法、装置和计算机可读存储介质 |
CN110022557A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-07-16 | 西安交通大学 | 一种面向非正交多址接入***的物理层主动监听方法 |
CN109962727B (zh) * | 2019-03-27 | 2020-07-03 | 北京航空航天大学 | 临空通信混合波束赋形及非正交多址接入传输方法 |
CN110086515B (zh) * | 2019-04-25 | 2021-09-28 | 南京邮电大学 | 一种mimo-noma***上行预编码设计方法 |
CN114143796B (zh) * | 2021-10-14 | 2024-05-14 | 河海大学 | 一种上行链路中信号传输性能的方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5830478B2 (ja) * | 2013-02-06 | 2015-12-09 | 株式会社Nttドコモ | 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 |
JP2015050575A (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-16 | 株式会社Nttドコモ | 無線基地局、ユーザ端末及び送信電力制御方法 |
CN105991219B (zh) * | 2015-01-30 | 2020-04-10 | 中兴通讯股份有限公司 | 发送信号的处理方法及装置 |
KR20170109015A (ko) * | 2015-01-30 | 2017-09-27 | 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | 비-직교 다중 접속 송신 방법, 기지국 및 사용자 기기 |
CN105959084B (zh) * | 2016-04-25 | 2019-04-30 | 武汉虹信通信技术有限责任公司 | 一种非正交多址的信号检测方法及装置 |
-
2017
- 2017-01-22 CN CN201710047520.1A patent/CN106788651B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106788651A (zh) | 2017-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106788651B (zh) | 基于非正交多址接入的多地理区域广播***的信息传输方法 | |
CN105337651B (zh) | 一种有限反馈下非正交多址接入***下行链路的用户选择方法 | |
US8472963B2 (en) | Variable coordination pattern approach for improving performance in multi-cell or multi-antenna environments | |
CN105049098A (zh) | 大规模mimo***中克服导频污染的部分导频复用方法 | |
Gu et al. | Outage probability analysis of non-orthogonal multiple access in cloud radio access networks | |
CN101494484B (zh) | 下行波束形成方法 | |
Al-Falahy et al. | Network capacity optimisation in millimetre wave band using fractional frequency reuse | |
Yin et al. | Secrecy rate analysis of satellite communications with frequency domain NOMA | |
CN103702430A (zh) | 一种多级软时频复用和资源分配的方法、设备和*** | |
CN104320169B (zh) | 多用户3d‑mimo***中三维波束赋形设计方法 | |
Gandotra et al. | Green NOMA with multiple interference cancellation (MIC) using sector-based resource allocation | |
CN111885732B (zh) | 一种增强noma可见光通信网络安全的动态资源分配方法 | |
Xu et al. | Performance of D2D aided uplink coordinated direct and relay transmission using NOMA | |
Sun et al. | High-confidence gateway planning and performance evaluation of a hybrid LoRa network | |
Muhammad et al. | Energy harvesting in sub-6 GHz and millimeter wave hybrid networks | |
Yadav et al. | 3D MIMO beamforming using spatial distance SVM algorithm and interference mitigation for 5G wireless communication network | |
He et al. | 5G‐oriented non‐orthogonal multiple access technology | |
CN109257825B (zh) | 一种基于二元逻辑关系的无线数据发送方法 | |
CN106973428A (zh) | 一种提升***吞吐量的d2d协作传输方法 | |
Su et al. | Inter-beam interference cancellation and physical layer security constraints by 3D polarized beamforming in power domain NOMA systems | |
CN103945386B (zh) | Ad Hoc网络中空时频三维资源分配方法 | |
CN102006152B (zh) | 一种面向协作多点传输的准静态码本反馈比特分配方法 | |
Bindle et al. | Energy efficient NOMA based Beamforming and power control architecture for Future communication networks | |
Van Vinh et al. | Performance assessment of millimeter-wave NOMA system with intelligent reflecting surface | |
Kim et al. | Resource allocation and power control scheme for interference avoidance in LTE-Advanced device-to-device communication |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |