[发明专利]可重构智能表面辅助的NOMA下行低功耗传输方法

说明书

本发明公开了一种可重构智能表面辅助的NOMA(非正交多址)下行低功率传输方法。在保证用户信干噪比需求的前提下，建立基站功率分配与RIS相位偏移的优化问题；利用优化问题特性，建立功率分配系数与RIS相位偏移因子的转化关系式，将原优化问题转化为单纯的相位偏移优化问题；利用逐个相位旋转的方法进一步简化优化问题，并通过一维搜索与惩罚函数法，求出每次迭代最优的相位偏移量；重复迭代直到目标函数收敛，得到RIS最优的相位偏移矩阵与基站功率分配系数。相比于传统正交多址传输方案、无RIS传输方案，RIS随机相位偏移与RIS均等相位偏移传输方案，本发明提出的传输方法可以显著降低系统总发射功耗。

技术领域

本发明涉及无线通信中可重构智能表面技术领域，具体涉及一种可重构智能表面辅助的非正交多址(NOMA)下行低功耗传输方法。

背景技术

传统无线通信传播环境是随机且不可控制的，其会给信息传输带来一定的损伤。近年来，随着人造电磁材料的发展，可重构智能表面(RIS)被提出，其可智能地配置无线通信传播环境，从而显著提高无线通信网络的性能。RIS作为一种无源器件，不具备任何信号处理能力，只需根据信道特性对其相位偏移量进行配置，便可实现对无线信号传播方向与相位的调整。相比于正交多址接入技术，非正交多址接入(NOMA)可支持更高的系统吞吐量与更多的并发连接数，因而受到学术界与工业界的广泛关注。

在新出现的RIS辅助的NOMA下行系统中，传统的正交多址传输方案与无RIS辅助的传输NOMA方案均无法联合利用该系统中RIS与NOMA的优势，并且，对于简单的RIS相位偏移设计方案，比如，随机相位设计、均等相位设计，均无法充分利用时变信道状态信息智能地配置无线传输环境，进而无法最大限度地发挥RIS的优势，影响了RIS辅助系统的功率效率。

有鉴于此，需要对现有RIS辅助的NOMA下行系统进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可重构智能表面辅助的NOMA下行低功耗传输方法，该方法可降低系统的总发射功耗。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

可重构智能表面辅助的NOMA下行低功耗传输方法，主要包括以下步骤：

步骤1：在NOMA传输模式下，定义U个用户共用同一时频资源块，得到各个用户接收信号z_u的表达式；

步骤2：根据等效信道强度，确定各用户的解调次序，在各个用户处得到用户所需解调接收信干噪比的表达式；

步骤3：建立关于基站功率分配系数{w_u}与RIS相位偏移矩阵Φ的优化问题Q1，使总发射功率最小化；

步骤4：根据优化问题特性，构建功率分配系数{w_u}与相位偏移矩阵Φ之间的关系式；

步骤5：利用步骤4所形成的关系式，将优化问题Q1转化为单纯相位偏移向量v的优化问题Q2；

步骤6：通过迭代与逐个相位旋转方式，求解转化后的优化问题Q2；

步骤7：重复步骤6至目标函数收敛，得到最优相位偏移矩阵Φ，进而得到最优功率分配系数{w_u}。

作为本发明的进一步改进，步骤1具体为在NOMA传输模式下，基站发射叠加信号为任一用户u的接收信号z_u可以表示为：