CN114363834B - 一种室内vlc网络的联合用户分组和功率分配方法 - Google Patents

一种室内vlc网络的联合用户分组和功率分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法，属于光无线通信技术领域。本发明所述方法在保证室内所有用户最小请求速率得到满足和用户信息可以正确解调的前提下，通过优化NOMA用户分组和用户的发射功率，实现室内VLC‑NOMA系统的能效优化。在用户分组阶段，计算用户和VLC接入点之间的信道增益，按照用户的信道增益值升序排列和编号用户，使用动态用户分组策略为用户分组；在功率分配阶段，执行能效最优的功率分配策略，将分数形式的能效问题转换为减法形式的凸优化问题，利用拉格朗日对偶法求解此凸问题，获取最优的用户发射功率，进而获得最优的系统能效。本方法能够促进VLC系统发射功率的合理分配，增加系统能效，并减少NOMA用户分组复杂度。

Description

一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法
技术领域
本发明属于光无线通信技术领域，涉及一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法。
背景技术
随着无线通信用户数量的急剧增长，虚拟现实、高清视频等各种新兴业务逐渐出现，然而，有限的无线频谱资源不能满足通信业务的快速增长，为满足未来6G更加丰富多彩的业务场景以及速率需求，中国信通院IMT-2030推进组发布《6G总体愿景与潜在关键技术》白皮书，并将可见光通信(Visible Light Communication,VLC)列为6G潜在的关键技术之一。VLC是一种很有前途的技术，有取代传统的无线局域网进行室内通信的潜力，因为人们将超过80％的时间花在室内。然而，目前的发光二极管(Light Emitting Diode,LED)调制带宽受限，只有几十兆赫兹，极大的限制了系统的容量以及接入的用户终端数目。因此，非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术被引入VLC系统中，能极大地提升系统的容量和接入的用户终端数目。在发射端，通过功率域复用技术实现多用户传输，在接收端，连续干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术，实现用户信息解调。因此，功率分配策略对NOMA系统的性能提升至关重要。现有研究表明：在VLC系统中引入NOMA技术可以改善VLC-NOMA系统和速率，但是若没有对NOMA用户组中的用户数量进行限制，当所有用户共享一个子载波时，会导致较高的解调复杂度，解码延迟和误码传播现象，将所有用户放在一个NOMA用户组中是不现实的。因此，在NOMA中设计联合用户分组和功率分配更具有实际意义。此外，目前的研究大多数都集中在系统吞吐量的提升上，忽略了系统能耗的增加。随着无线数据流量需求的快速增加，大量用户接入网络导致无线网络的能耗迅速增长。因此，如何联合用户分组和功率分配以提升系统的能效至关重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的核心在于提供一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法，在实现用户的动态分组，增加用户分组的准确性的同时，提升系统的能效。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：建立VLC-NOMA系统的能效优化模型；
S2：计算所有用户的信道增益平均值，统计用户信道增益大于信道增益平均值的用户数目，记为K，执行动态用户分组策略，得到K个NOMA用户组；
S3：根据所得的K个NOMA用户组，依次对K个NOMA用户组执行能效最优的功率分配策略，获得K个NOMA用户组中各个用户的最优发射功率，并分别计算K个NOMA用户组的能效，然后将各个NOMA用户组的能效累加，获得系统的能效。
进一步，所述S1具体方法为：
S101：对于接入VLC-NOMA系统的N个用户，根据朗伯辐射模型，计算LED与用户之间的用户信道增益，并按照用户信道增益升序排列并编号用户，即h1＜h2＜L＜hN，用户i的信道增益hi计算公式为：
其中，A表示光接收机的接收面积，朗伯辐射系数m＝-ln2/log2[cos(θ1/2)]，θ1/2是LED的半功率角。di是LED和第i个用户之间的直线距离，θi和φi分别是LED的发射角和第i个用户的接收角，ψFoV是光接收机视场角，TS(φi)是光集中器增益，g(φi)是光滤波器增益；
S102：用户i的可达速率计算公式为：
其中，B是用户组的带宽，Pi是用户i的发射功率，γ是光电转换效率，ai,k和aj,k是第i个用户和第j个用户与第k个用户组的关联因子，σ2是信道噪声功率；
S103：构建以系统能效最大化为目标的优化问题，表示为：
ai,k∈{0,1}
其中，ai,k是第i个用户和第k个用户组的关联因子，若ai,k＝1，则表示第i个用户属于第k个NOMA用户组，若ai,k＝0，则表示第i个用户不属于第k个NOMA用户组，Ri是第i个用户的可达速率，Pi是第i个用户的发射功率，P是系统的最大发射功率，PC是电路消耗的总功率，Rmin是第i个用户的最小请求速率，γ是接收端光电探测器的光电转换效率，Ptol是接收端使用连续干扰消除技术解调时所需的最小功率差。
进一步，所述S2具体方法为：
S201：根据公式计算所有用户的信道增益平均值have，其中，hi是第i个用户的信道增益；
S202：统计用户信道增益大于have的用户数目，记为K，并将N个用户分为Q个用户集合，其中，表示对计算结果向上取整，每个用户集合中的用户都属于不同的NOMA用户组；
S203：判断K是否为0，若是，此时可以认为所有的用户信道增益是一样的，则无法完成用户分组，使用正交多址接入技术，均分地分配带宽和功率，动态用户分组过程结束，执行步骤S204，若不是，则执行步骤S205；
S204：计算采用正交多址接入技术时的系统能效，计算公式为：
其中，Bave是给每个用户平均分配的带宽资源，BV是VLC系统的带宽，Pave是给每个用户平均分配的功率资源，/>P是LED灯的发射功率，γ是光电转换效率，γ＝0.53A/W，σ2是信道噪声功率，σ2＝N0Bave，N0是VLC信道噪声功率谱密度，N0＝1×10-21；
S205：将N个用户依次放入Q个用户集合中，第1个用户集合中包括序号为1到K的用户，第2个用户集合中包括序号为K+1到2K的用户，依次类推，第Q个用户集合中包括序号为(Q-1)×K+1到N的用户；
S206：若是整数，则每个用户集合中的用户数目为K；若/>不是整数，则前Q-1个用户集合中的用户数目为K，最后一个用户集合用户数目为N-K×(Q-1)；
S207：依次从Q个用户集合中按序取出一个用户，分为一组，即用户1，K+1，2K+1，L，(Q-1)×K+1为第1组，用户2，K+2，2K+2，L，(Q-1)×K+2为第2组，以此类推。若第Q个用户集合中的用户数目等于K，则每个NOMA用户组的用户数目为Q个。若第Q个用户集合中的用户数目小于K，则将第Q个用户集合中的N-K×(Q-1)个用户依次加入前N-K×(Q-1)个NOMA用户组中，前N-K×(Q-1)个NOMA用户组的用户数目为Q，后Q×K-N个NOMA用户组不包含第Q个用户集合中的用户，其用户数目为Q-1。
进一步，所述S3具体方法为：
S301：将系统的能效优化问题拆分成K个NOMA用户组的能效累加和的优化问题，依次选取其中一个NOMA用户组，记为k，k∈{1,2,L,K}，其优化问题表示为：
其中，m是第k个NOMA用户组的用户数目，PC'是一个NOMA用户组消耗的电路功率，PS是一个NOMA用户组的最大发射功率；
S302：将分数形式的能效优化问题转换为减法形式的凸的等效优化问题，可表示为：
其中，ηk是第k个NOMA用户组的初始能效值；
S303：针对上述的凸优化问题，构建拉格朗日函数，把原来的带约束条件的原函数转换为不带约束条件的拉格朗日函数，可表示为:
其中，λ，μi，ψi是拉格朗日乘子，λ＞0，μi＞0，ψi＞0；
S304：构建拉格朗日对偶问题，可表示为：
s.t.λ＞0,μi＞0,ψi＞0
其中，是拉格朗日函数的对偶函数；
S305：求解拉格朗日对偶问题的最优解，即原问题的最优解，获得最优的用户发射功率Pi；
S306：依据得到的用户发射功率，计算第k个NOMA用户组的能效，公式如下：
其中，Ri是用户的可达速率，计算公式如下：
其中，B是分配给该NOMA用户组的带宽资源，
S307：重复执行S301至S306的操作，依次计算各个NOMA用户组的能效，然后叠加得到系统的能效，计算公式为：
其中，ηk *是第k个NOMA用户组的最优能效值。
本发明的有益效果在于：本发明涉及一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法，在满足所有用户最小请求速率及SIC解调约束的前提下，将室内VLC-NOMA系统的能效优化问题解耦为用户分组和功率分配两个子问题。在用户分组阶段，依据信道增益的平均值，使用动态用户分组策略为用户分组；在功率分配阶段，将分数形式的能效问题转换为减法形式的凸优化问题，并采用拉格朗日对偶法对此凸问题求解，获取最优的用户发射功率，进而获得最优的系统能效。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合以下附图对本发明作详细描述，其中：
图1室内VLC-NOMA系统的下行链路工作原理框图；
图2室内VLC-NOMA系统的动态用户分组策略示例图；
图3室内VLC-NOMA系统的功率分配策略流程图；
图4室内VLC-NOMA系统的联合用户分组和功率分配方法流程图；
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所描述的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图中某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
附图1为室内VLC-NOMA系统的下行链路工作原理框图，为了简化过程，以包含两个用户的NOMA用户组为例进行说明。在发射端，信号传输采用叠加编码技术；在接收端，每个用户接收端都配有光电二极管(Photo diode,PD)作为接收机，将光信号转换为电信号，并通过SIC技术来解调接收端所需的信号。假设用户1的信道增益大于用户2，在同一子载波上的用户1和用户2的发射功率分别是P1和P2，其中用户1和用户2的发射功率满足P1<P2。
在发射端，用户1和用户2的数据流信息经过正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiple,OFDM)调制后，分别为电信号S1和S2；然后乘以各自的发射功率权重，得到用户1和用户2的光信号x1和x2，在发射端进行叠加，LED的发射信号X为：
其中，ADC是直流偏置电流，保证传输信号的非负性。然后经过光信道进行传输，在此过程中，光传输过程符合朗伯辐射模型，其中，用户i与LED之间的信道增益公式为：
其中，A表示光接收机的接收面积，朗伯辐射系数m＝-ln2/log2[cos(θ1/2)]，θ1/2是LED的半功率角。di是LED和第i个用户之间的直线距离，θi和φi分别是LED的发射角和第i个用户的接收角，ψFoV是光接收机视场角，TS(φi)是光集中器增益，g(φi)是光滤波器增益；
在接收端，光信号经过PD转换为电信号，然后进行解码。由于用户1是强用户，需要通过SIC先解码用户2的信息，然后解码自己的信息，而用户2是弱用户可以直接解码。用户1和用户2的接收信号分别为：
其中，y1和y2分别是用户1和用户2的接收信号，γ＝0.53A/W是光电转换系数，h1和h2是用户1和用户2的信道增益，n1和n2是信道噪声，服从均值为0，方差为σ2的高斯分布，σ2是信道噪声功率，σ2＝BN0，B是噪声的等效带宽，N0是VLC系统的噪声功率谱密度。
附图2是VLC-NOMA系统的动态用户分组策略示例图。假设用户数目N＝8，分别计算8个用户的信道增益；按照用户信道增益值升序排列，即h1＞h2＞h3＞h4＞h5＞h6＞h7＞h8，并计算用户的平均信道增益值，统计用户信道增益大于平均信道增益值的用户数目，记为K，其中K的取值与具体的用户信道增益有关，是动态变化的。为了表示用户分组的动态性，以K＝3和K＝4两种情况举例说明。
当K＝3时，将8个用户分为3个NOMA用户组。此时，首先，将8个用户分为3个用户集合U1，U2，U3，U1＝{1,2,3}，U2＝{4,5,6}，U3＝{7,8}，然后依次从3个用户集合中按顺序各取出一个用户进行分组，G1＝{1,4,7}，G2＝{2,5,8}，G3＝{3,6}。由于/>不是整数，因此，U3和G3集合中只有两个用户，其余集合中有3个用户，用户分组过程如图2(a)所示。当K＝4时，将8个用户分为4个NOMA用户组。此时，/>首先，将8个用户分为2个用户集合U1，U2，U1＝{1,2,3，4}，U2＝{5,6,7,8}，然后依次从2个用户集合中按顺序各取出一个用户进行分组，G1＝{1,5}，G2＝{2,6}，G3＝{3,7}，G4＝{4，8}。由于/>是整数，因此，每个用户集合和NOMA用户组的用户数目是一样的，用户分组过程如图2(b)所示。
附图3是VLC-NOMA系统的功率分配策略流程图，下面将对其进行详细说明：
步骤1：输入第k个NOMA用户组的用户信息；
步骤2：设置精度阈值ε和最大的迭代次数T，并t＝1；
步骤3：初始化当前NOMA用户组的能效ηk(0)＝0，最优的能效值ηk *＝0；
步骤4：将分数形式的目标函数转换为公式(5)所示的减法形式的目标函数；
步骤5：判断当前的迭代次数t是否小于等于T，若是，则转步骤6，否则，转步骤9；
步骤6：利用拉格朗日对偶法求解用户的发射功率Pi，并依据公式(6)计算ηk(t)；
步骤7：判断|ηk(t)-ηk(t-1)|＜ε是否成立，若是，则转步骤9，否则，转步骤8；
步骤8：更新t，t＝t+1，转步骤5；
步骤9：更新当前用户组的能效ηk *＝ηk(t)；
步骤10：输出当前用户组的能效ηk *。
附图4为室内VLC-NOMA系统的联合用户分组和功率分配方法流程图，下面将对其进行详细说明：
步骤1：输入LED的相关参数以及接入VLC-NOMA系统的N个用户的信息；
步骤2：依据公式(2)分别计算N个用户的信道增益；
步骤3：将N个用户按照信道增益升序进行排序，并对用户进行编号，记为h1＜h2＜L＜hN，根据公式计算N个用户的平均信道增益值have；
步骤4：根据have值大小，统计用户信道增益值大于have的个数，记为K；
步骤5：判断K是否等于0，若是，则使用OFDMA技术，均匀地分配带宽和功率，若不是，则转步骤6；
步骤6：执行动态用户分组策略，将N个用户分为K个NOMA用户组，并令k＝1，初始化系统能效EE＝0；
步骤7：判断当前NOMA用户组的索引k是否小于等于K，若是，则转步骤8，否则，转步骤11；
步骤8：对当前NOMA用户组k执行功率分配策略，计算当前NOMA用户组中的用户发射功率Pi；
步骤9：根据公式(6)计算当前NOMA用户组k的能效，并根据公式(7)更新系统能效；
EE＝EE+ηk * (7)
步骤10：令k＝k+1，转步骤7；
步骤11：输出系统能效。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种室内VLC网络的联合用户分组和功率分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：对于接入VLC-NOMA系统的N个用户，根据朗伯辐射模型，计算LED与用户之间的用户信道增益，并按照用户信道增益升序排列并编号用户，即h1＜h2＜…＜hN，用户i的信道增益hi计算公式为：
其中，A表示光接收机的接收面积，朗伯辐射系数m＝-ln2/log2[cos(θ1/2)]，θ1/2是LED的半功率角，di是LED和第i个用户之间的直线距离，θi和φi分别是LED的发射角和第i个用户的接收角，ψFoV是光接收机视场角，TS(φi)是光集中器增益，g(φi)是光滤波器增益；
S2：计算所有用户的信道增益平均值，统计用户信道增益大于信道增益平均值的用户数目，记为K，执行动态用户分组策略，得到K个NOMA用户组；
其中，S2中所述的执行动态用户分组策略的具体步骤为：
S201：根据公式计算所有用户的信道增益平均值have，其中，hi是第i个用户的信道增益；
S202：统计用户信道增益大于have的用户数目，记为K，并将N个用户分为Q个用户集合，其中， 表示对计算结果向上取整；
S203：判断K是否为0，若是，则无法完成用户分组，使用正交多址接入技术，均分地为所有用户分配带宽和功率资源，动态用户分组过程结束，执行步骤S204，若不是，则执行步骤S205；
S204：计算采用正交多址接入技术时的系统能效，计算公式为：
其中，Bave是给每个用户平均分配的带宽资源，BV是VLC系统的带宽，Pave是给每个用户平均分配的功率资源，/>P是LED灯的发射功率，γ是光电转换效率，γ＝0.53A/W，σ2是信道噪声功率，σ2＝N0Bave，N0是VLC信道噪声功率谱密度，N0＝1×10-21；
S205：将N个用户依次放入Q个用户集合中，第1个用户集合中包括序号为1到K的用户，第2个用户集合中包括序号为K+1到2K的用户，依次类推，第Q个用户集合中包括序号为(Q-1)×K+1到N的用户；
S206：若是整数，则每个用户集合中的用户数目为K；若/>不是整数，则前Q-1个用户集合中的用户数目为K，最后一个用户集合用户数目为N-K×(Q-1)；
S207：依次从Q个用户集合中按序取出一个用户，分为一组，即用户1，K+1，2K+1，…，(Q-1)×K+1为第1组，用户2，K+2，2K+2，…，(Q-1)×K+2为第2组，以此类推，直至K个NOMA用户组分组完成，若第Q个用户集合中的用户数目等于K，则将第Q个用户集合中的用户依次加入K个NOMA用户组，每个NOMA用户组的用户数目为Q个，若第Q个用户集合中的用户数目小于K，则将第Q个用户集合中的N-K×(Q-1)个用户依次加入前N-K×(Q-1)个NOMA用户组中，前N-K×(Q-1)个NOMA用户组的用户数目为Q，后Q×K-N个NOMA用户组不包含第Q个用户集合中的用户，其用户数目为Q-1；
S3：根据所得的K个NOMA用户组，依次对K个NOMA用户组执行能效最优的功率分配策略，获得K个NOMA用户组中各个用户的最优发射功率，并分别计算K个NOMA用户组的能效，然后将各个NOMA用户组的能效累加，获得系统的能效；
其中，所述S3的具体步骤如下：
S301：将系统的能效优化问题拆分成K个NOMA用户组的能效累加和的优化问题，依次选取一个NOMA用户组，记为k，k∈{1,2,…,K}，其优化问题表示为：
其中，m是第k个NOMA用户组的用户数目，Ri是第i个用户的可达速率，Pi是第i个用户的发射功率，PC'是一个NOMA用户组消耗的电路功率，PS是一个NOMA用户组的最大发射功率，Rmin是第i个用户的最小请求速率，Ptol是接收端使用连续干扰消除技术解调时所需的最小功率差；
S302：将分数形式的能效优化问题转换为减法形式的等效凸优化问题，可表示为：
其中，ηk是第k个NOMA用户组的初始能效值；
S303：针对上述的凸优化问题，构建拉格朗日函数，把原来的带约束条件的原函数转换为不带约束条件的拉格朗日函数，可表示为:
其中，λ，μi，ψi是拉格朗日乘子，λ＞0，μi＞0，ψi＞0；
S304：构建拉格朗日对偶问题，可表示为：
s.t.λ＞0,μi＞0,ψi＞0
其中，是拉格朗日函数的对偶函数；
S305：求解拉格朗日对偶问题的最优解，即原问题的最优解，获得最优的用户发射功率Pi；
S306：依据得到的用户发射功率，计算第k个NOMA用户组的能效，公式如下：
其中，Ri是用户的可达速率，计算公式如下：
其中，B是分配给该NOMA用户组的带宽资源，
S307：重复执行S301至S306的操作，依次计算各个NOMA用户组的能效，然后叠加得到系统的能效，系统能效的计算公式为：
其中，ηk *是第k个NOMA用户组的最优能效值。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107171724A (zh) * 2017-04-21 2017-09-15 东南大学 基于公平性原则的可见光通信noma系统功率分配的方法
CN108650689A (zh) * 2018-04-03 2018-10-12 华南理工大学 基于noma下行链路的无线携能通信系统能效优化方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110932764B (zh) * 2020-02-12 2020-06-02 南京邮电大学 一种mimo-noma下行通信系统的用户匹配和功率分配方法
CN112543056B (zh) * 2020-12-04 2022-03-01 东南大学 Pd-noma-vlc系统功率和分组联合优化方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107171724A (zh) * 2017-04-21 2017-09-15 东南大学 基于公平性原则的可见光通信noma系统功率分配的方法
CN108650689A (zh) * 2018-04-03 2018-10-12 华南理工大学 基于noma下行链路的无线携能通信系统能效优化方法

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