一种RSMA预编码和速率联合优化方法及装置与流程
本发明涉及6g通信，尤其涉及一种rsma预编码和速率联合优化方法及装置。
背景技术：
1、在可见光通信中，单纯地依靠单个led光源的传输容量是有限的，多光源协同传输是未来高速可见光通信网络的必然趋势，同时，多光源协同能够利用并行信道补偿遮挡造成的能量衰减，提升可见光通信传输可靠性。目前，针对多光源协同传输的可见光通信网络，大多采用空分复用多址接入(sdma)方法，但sdma需工作在低负载的情况，当用户数目过多时，性能将急剧下降。同时，sdma并未充分地挖掘多光源协同传输的频谱效率。
2、近来，速率分拆多址接入(rsma)方法被提出，它是一种新型的基于非正交传输的高效多址接入方法，相比sdma具有更高的用户接入能力和频谱效率，被视为下一代多址接入技术。在rsma中，通过信息分割，以及预编码的优化设计，能够有效地提升系统的传输容量。目前可见光通信rsma的研究集中在单载波调制的情况，虽然单载波调制方法实现简单，但传输速率受限于其低效的频谱效率。为了实现高速率的数据传输，可见光通信通常采用正交频分复用(ofdm)的多载波调制方法。
3、但目前针对多光源协同传输场景下多载波可见光通信系统，只存在传统的sdma方法，缺乏更高效的rsma方法，且现有可见光通信rsma方案设计出的预编码和速率分配结果并不能直接应用至多载波系统。
技术实现思路
1、本发明提供一种rsma预编码和速率联合优化方法及装置，用以解决现有技术中针对多光源协同传输场景下多载波可见光通信系统，只存在传统的sdma方法，缺乏更高效的rsma方法，且现有可见光通信rsma方案设计出的预编码和速率分配结果并不能直接应用至多载波系统的问题。
2、第一方面，本发明提供一种rsma预编码设计和速率联合优化方法，应用于ofdm系统，所述方法包括：
3、基于rsma将通信信息划分为公有信息和私有信息；
4、对所述公有信息进行预编码获得预编码矩阵，并构建所述预编码矩阵的光功率约束条件；
5、以满足所述光功率约束条件为目标构建预编码和速率分配的联合优化模型，采用连续凸逼近法求解所述联合优化模型，获得预编码和速率分配方案。
6、根据所述的rsma预编码和速率联合优化方法，所述对所述公有信息进行预编码获得对应的预编码矩阵之后，还包括：对所述公有信息采用直流偏置光ofdm调制。
7、根据所述的rsma预编码和速率联合优化方法，所述光功率约束条件具体为：
8、
9、其中，所述为功率，n为子载波数目，ia表示直流偏置，ih和il分别表示led允许的最大和最小驱动电流，βt表示设定的比例因子；em为除了第m个元素为1，其它元素均为零的列向量，|| ||2表示l2范数。
10、根据所述的rsma预编码和速率联合优化方法，所述联合优化函数具体为：
11、其中，rk,i表示第i个用户在第k个子载波上的私有速率，wk,1和wk,i+1分别表示wk的第1和第i+1列。
12、根据所述的rsma预编码和速率联合优化方法，所述采用连续凸逼近法求解所述联合优化模型，获得预编码和速率分配方案的步骤包括：
13、获取所述公有信息和私有信息的信干噪比的松弛变量；
14、进行初始化获得初始数据；所述初始数据包括初始预编码矩阵；
15、将初始数据输入所述联合优化模型获得最优解参数；所述联合优化模型包括凸优化函数；
16、对所述最优解参数进行精度判定并输出预编码和速率分配方案。根据所述的rsma预编码和速率联合优化方法，所述凸优化函数具体为：
17、
18、根据所述的rsma预编码和速率联合优化方法，所述ofdm系统应用于多载波可见光通信系统。
19、第二方面，本发明还提供一种rsma预编码和速率联合优化装置，所述装置包括：
20、第一处理模块，用于基于rsma将通信信息划分为公有信息和私有信息；
21、第二处理模块，用于对所述公有信息进行预编码获得预编码矩阵，并构建所述预编码矩阵的光功率约束条件；
22、第三处理模块，用于以满足所述光功率约束条件为目标构建预编码和速率分配的联合优化模型，采用连续凸逼近法求解所述联合优化模型，获得预编码和速率分配方案。
23、第三方面，本发明提供一种电子设备，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rsma预编码和速率联合优化方法的步骤。
24、第四方面，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rsma预编码和速率联合优化方法的步骤。
25、本发明提供的rsma预编码和速率联合优化方法，具有以下技术效果：
26、(1)采用rsma的传输方式，针对ofdm调制，构造了光功率约束条件，并进一步地以最大和速率为目标，提出了以满足所述光功率约束条件为目标构建预编码和速率分配的联合优化模型，采用连续凸逼近法求解所述联合优化模型，获得预编码和速率分配方案。相比传统的sdma方法，有效地提升了传输的频谱效率。
27、(2)现有的可见光通信的rsma方法大多针对频谱低效的单载波调制情况，本发明提出方法采用频谱更高效ofdm方法，相比之下能够实现更高的频谱利用率。
技术特征：
1.一种rsma预编码设计和速率联合优化方法，应用于ofdm系统，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的rsma预编码和速率联合优化方法，其特征在于，所述对所述公有信息进行预编码获得对应的预编码矩阵之后，还包括：对所述公有信息采用直流偏置光ofdm调制。
3.根据权利要求1所述的rsma预编码和速率联合优化方法，其特征在于，所述光功率约束条件具体为：
4.根据权利要求1所述的rsma预编码和速率联合优化方法，其特征在于，所述联合优化函数具体为：
5.根据权利要求1所述的rsma预编码和速率联合优化方法，其特征在于，所述采用连续凸逼近法求解所述联合优化模型，获得预编码和速率分配方案的步骤包括：
6.根据权利要求5所述的rsma预编码和速率联合优化方法，其特征在于，所述凸优化函数具体为：
7.根据权利要求1所述的rsma预编码和速率联合优化方法，其特征在于，所述ofdm系统应用于多载波可见光通信系统。
8.一种rsma预编码和速率联合优化装置，其特征在于，
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述rsma预编码和速率联合优化方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述rsma预编码和速率联合优化方法的步骤。
技术总结
本发明提供一种RSMA预编码设计和速率联合优化方法及装置，属于6G通信技术领域，采用RSMA的传输方式将通信信息划分为公有信息和私有信息；对所述公有信息进行预编码获得预编码矩阵，并针对OFDM调制，构造了光功率约束条件，并进一步地以最大和速率为目标，提出了以满足所述光功率约束条件为目标构建预编码和速率分配的联合优化模型，采用连续凸逼近法求解所述联合优化模型，获得预编码和速率分配方案。相比传统的SDMA方法，有效地提升了传输的频谱效率。现有的可见光通信的RSMA方法大多针对频谱低效的单载波调制情况，本发明提出方法采用频谱更高效OFDM方法，相比之下能够实现更高的频谱利用率。
技术研发人员：敬敏,吴明军,张洪铭,余洋,陈晓博,曾凡喾,王小娟,李立豪,杨冀捷,林达,贺灵,胡智,江世宇,张敏,胡晶
受保护的技术使用者：武汉船舶通信研究所（中国船舶集团有限公司第七二二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23