功率最小化的IRS辅助上行NOMA系统资源分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种IRS辅助上行NOMA系统中最小化功率的资源分配方法，适用于IRS辅助的单簇单天线上行NOMA系统。首先构建最小化总功率的优化问题，优化参数为用户的功率和IRS的相移；然后，推导单个用户所需的功率与信道、用户的速率需求以及IRS相移之间的关系，将功率分配与相移的联合优化问题转化为相移优化问题；其次，将包含多个优化参数的相移优化问题分解为多个包含单个优化参数的子优化问题，通过函数的极值点求解这些优化参数；最后，采用迭代的方法求解所有的相移，进而计算出每个用户所需的最低功率。户所需的最低功率。户所需的最低功率。

【技术实现步骤摘要】
功率最小化的IRS辅助上行NOMA系统资源分配方法


[0001]本专利技术涉及通信领域，尤其是IRS辅助的上行NOMA系统中功率最小化的资源分配方法。

技术介绍

[0002]智能反射面(IRS,Intelligent Reflecting Surface)是一种由大量低成本的无源反射元素组成的二维平面，每个无源反射元素都可以独立地改变入射信号的振幅和相位。与传统的中继技术相比，IRS消耗的发射功率较低，并且在反射信号时不会引入额外的噪声。此外，IRS的成本较低，在通信覆盖、吞吐量和能源效率方面具有卓越的性能，因此，引起了人们的广泛关注，是产业界和学术界公认的很有前途的下一代通信系统物理层传输技术之一。
[0003]非正交多址接入(NOMA,Non
‑
Orthogonal Multiple Access)技术引入了一个新的维度——功率域，其核心思想是在相同的时频资源上复用功率不同的多个用户的信号，接收端采用连续干扰消除技术以减少用户间的干扰。由于NOMA在频谱效率、大规模无线连接和低延迟等方面具有显著的优势，同样被认为是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.功率最小化的IRS辅助上行NOMA系统资源分配方法，其特征在于，适用于IRS辅助的单簇单天线上行NOMA系统，包括如下步骤：A，构建最小化总功率的优化问题，优化参数为用户功率和IRS反射元素的相移，其中的一个约束条件为用户速率需求，用公式表示为s.t.P
k
≤P
kmax
,k＝1,2,
…
,KR
k
≥e
k
,k＝1,2,
…
,Kφ
n
∈Δ,n＝1,2,
…
,N其中，P
k
是用户k的功率，P是用户的功率组成的向量，P＝[P1，P2，
…
，P
K
]，K是用户数，P
kmax
是用户k的最大发送功率，R
k
是用户k的速率，e
k
是用户k所需的最低速率，是IRS的对角相移矩阵，φ
n
是IRS的第n个反射元素的相移，φ
n
∈Δ，n＝1,2,
…
,N，Δ＝{e
jθ
,θ＝0,2π/2
D
,
…
,2π(2
D
‑
1)/2
D
}，D是用二进制表示IRS相移时所需的比特数，N是IRS反射元素的数量；B，计算单个用户所需的功率与信道、用户速率需求以及IRS相移之间的关系，并将步骤A中的优化问题分解为多个子优化问题；C，将IRS的每个反射元素的相移设置为1，即φ
a
＝1，令i＝0、t＝0且A
ta
＝φ
a
，a＝1,2,
…
,N；D，令i＝i+1，求解步骤B3中a＝i时的优化问题，得到最优解，用表示，令E，重复步骤D，直到i＝N，令t＝t+1，令A
ta
表示第t次迭代过程中求得的IRS第a个反射元素相移的最优值，a＝1,2,
…
,N；F，令i＝0，重复步骤D至步骤E，直到|A
ta
‑
A
(t
‑
1)a
|＜ε，a＝1,2,
…
,N，|
·
|表示绝对值，ε是预先设置的门限，是一个正数；G，步骤F结束时φ
a
的取值就是IRS的第a个反射元素的相移，a＝1,2,
…
,N，将φ
a
带入就得到了为第k个用户分配的功率，k＝1,2,
…
,K，k＝K时，σ2是噪声方差，r
k
是用户k所需的最低速率e
k
对应的信干噪比，g
k
、h
k
和h
BS
分别表示用户k到基站的信道、用户k到IRS的信道以及IRS到基站的信道，K和N分别是用户数和IRS反射元素的数量，|
·
|表示绝对值，表示h
BS
的转置。2.根据权利要求1所述的功率最小化的IRS辅助上行NOMA系统资源分配方法，其特征在于，所述步骤B包括如下步骤：B1，分别用g
k
、h
k
和h
BS

【专利技术属性】
技术研发人员：田心记，徐志宗，
申请(专利权)人：田心记，
类型：发明
国别省市：