基于NOMA的认知无线电车联网安全能效波束成形方法与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法。

背景技术：

1、noma(non-orthogonal multiple access technology，非正交多址接入技术)作为5g无线接入技术的重要准则之一，伴随着5g的高速发展，受到学术界和工业界的广泛研究，noma技术的核心是实现每个正交的资源块为多个用户提供服务，从而整体提高系统吞吐量。cr(cognitive radio，认知无线电)技术的核心是感知周围空闲频谱资源并对其进行有效利用，从而提升频谱资源的利用率，因此，近年来已有学者将cr和noma联合研究，即cr-noma。

2、然而，cr-noma在安全能效方面的性能欠佳，从而增加了系统的能耗，降低了系统的效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，用以解决现有技术中cr-noma在安全能效方面的性能欠佳，从而增加了系统的能耗，降低了系统的效率的缺陷。

2、本发明提供一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，包括：

3、基于多天线基站发射的第一波束成形权向量和第二波束成形权向量，确定所述多天线基站的下行链路传输的总能耗；

4、在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，基于所述多天线基站的安全速率和所述总能耗，最大化所述认知无线电车联网的安全能效。

5、根据本发明提供的一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，所述在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，基于所述多天线基站的安全速率和所述总能耗，最大化所述认知无线电车联网的安全能效，包括：

6、在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，基于所述多天线基站的安全速率和所述总能耗的比值，最大化所述认知无线电车联网的安全能效。

7、根据本发明提供的一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，所述在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，基于所述多天线基站的安全速率和所述总能耗，最大化所述认知无线电车联网的安全能效，还包括：

8、在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，以所述多天线基站的安全速率和所述总能耗构造安全能耗函数，求解所述安全能耗函数，得到最大化的认知无线电车联网的安全能效。

9、根据本发明提供的一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，所述在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，基于所述多天线基站的安全速率和所述总能耗的比值，最大化所述认知无线电车联网的安全能效的公式如下：

10、

11、

12、

13、

14、其中，ηsee表示认知无线电车联网的安全能效，pt表示多天线基站的下行链路传输的总能耗，rsec表示安全速率，γr表示多天线汽车的信噪比，是确保多天线汽车满足安全通信质量需满足的最小的预设信噪比阈值，wp1和wp2分别表示第一波束成形权向量和第二波束成形权向量，表示第一波束成形权向量的模，表示第二波束成形权向量的模，表示多天线基站的最大允许发射功率，表示单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于单天线汽车中弱用户的通信链路质量，表示多天线基站到强用户的信道向量，表示多天线基站到弱用户的信道向量。

15、根据本发明提供的一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，所述在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，以所述多天线基站的安全速率和所述总能耗构造安全能耗函数，求解所述安全能耗函数，得到最大化的认知无线电车联网的安全能效的公式如下：

16、

17、

18、

19、

20、其中，ηsee表示待求解的认知无线电车联网的安全能效，pt表示多天线基站的下行链路传输的总能耗，rsec表示安全速率，γr表示多天线汽车的信噪比，是确保多天线汽车满足安全通信质量需满足的最小的预设信噪比阈值，和分别表示第一波束成形权向量和第二波束成形权向量，表示第一波束成形权向量的模，表示第二波束成形权向量的模，表示多天线基站的最大允许发射功率，表示单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于单天线汽车中弱用户的通信链路质量，表示多天线基站到强用户的信道向量，表示多天线基站到弱用户的信道向量。

21、根据本发明提供的一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，所述多天线基站的安全速率是基于单天线汽车中强用户处的第一可达数据速率和所述单天线汽车中弱用户处的第二可达数据速率确定的。

22、根据本发明提供的一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，所述基于多天线基站发射的第一波束成形权向量和第二波束成形权向量，确定所述多天线基站的下行链路传输的总能耗，包括：

23、基于所述多天线基站的各天线对应的电路功耗、所述多天线基站的基础功耗，以及多天线基站发射的第一波束成形权向量和第二波束成形权向量，确定所述多天线基站的下行链路传输的总能耗。

24、本发明还提供一种基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形装置，包括：

25、确定总能耗单元，用于基于多天线基站发射的第一波束成形权向量和第二波束成形权向量，确定所述多天线基站的下行链路传输的总能耗；

26、最大化安全能效单元，用于在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于所述单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及所述第一波束成形权向量的模和所述第二波束成形权向量的模之和小于或等于所述多天线基站的最大允许发射功率的情况下，基于所述多天线基站的安全速率和所述总能耗，最大化所述认知无线电车联网的安全能效。

27、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法。

28、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法。

29、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法。

30、本发明提供的基于noma的认知无线电车联网安全能效波束成形方法，基于多天线基站发射的第一波束成形权向量和第二波束成形权向量，确定多天线基站的下行链路传输的总能耗，在满足多天线汽车的信噪比大于或等于预设信噪比、单天线汽车中强用户的通信链路质量大于或等于单天线汽车中弱用户的通信链路质量，以及第一波束成形权向量的模和第二波束成形权向量的模之和小于或等于多天线基站的最大允许发射功率的情况下，基于多天线基站的安全速率和总能耗，最大化认知无线电车联网的安全能效，由此，提高了cr-noma在安全能效方面的性能，从而降低了系统的能耗，提高了系统的效率。