本发明专利技术公开了一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，所述方法包括：获取NOMA系统的系统参数及系统中的用户参数；根据直连信道的增益对用户进行分簇，得到每个子载波调度一个中心用户与一个边缘用户的分簇结果；基于获取到的参数和分簇结果，得到基站处的总接收信号表达式和各用户的信干噪比表达式；根据得到的表达式，采用预设的优化方法对发射功率与相位偏移进行优化，得到最优相位偏移，利用发射功率与相位偏移之间的关系得到NOMA系统总发射功率的最优解。本发明专利技术对用户发射功率与智能反射面的相位偏移进行联合优化，在满足用户最低传输速率前提下，能够降低多智能反射面辅助NOMA系统的总发射功耗。能反射面辅助NOMA系统的总发射功耗。能反射面辅助NOMA系统的总发射功耗。
【技术实现步骤摘要】
一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法
[0001]本专利技术涉及一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，属于无线通信中非正交多址接入
技术介绍
[0002]智能反射面(IRS)可以利用人造电磁材料重塑入射信号的相移，具备提高频谱和能量效率的能力，因此借助IRS可以有效地提高用户的服务质量。此外，非正交多址接入(NOMA)可承载并发用户数不受系统资源块数目限制，与传统的正交多址接入(OMA)相比，其可在系统频谱效率和用户公平性之间作一个较好的折衷。因此，将NOMA与IRS融合可以进一步提升系统的性能。
[0003]目前关于多IRS辅助的NOMA系统传输方法并没有充分联合优化用户的发射功率与IRS的相位偏移。对于随机相移IRS
‑
NOMA方案，没有充分利用信道状态信息调控IRS的相移，对于IRS
‑
OMA方案，没有利用同一资源多用户叠加传输与干扰删除的优势，对于无IRS辅助的NOMA方案，不能利用IRS在有用信号增强与干扰信道抵消两方面的优势。因此，上述方案都没有高效利用系统的功率资源。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，在满足用户最低传输速率前提下，能够降低多智能反射面辅助NOMA系统的总发射功耗。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，包括：
[0006]获取NOMA系统的系统参数及系统中的用户参数；
[0007]根据直连信道的增益对用户进行分簇，得到每个子载波调度一个中心用户与一个边缘用户的分簇结果；
[0008]基于获取到的参数和分簇结果，得到基站处的总接收信号表达式和各用户的信干噪比表达式；
[0009]根据得到的表达式，采用预设的优化方法对发射功率与相位偏移进行优化，得到最优相位偏移，利用发射功率与相位偏移之间的关系得到NOMA系统总发射功率的最优解。
[0010]结合第一方面，进一步地，所述根据直连信道的增益对用户进行分簇，包括：
[0011]找出信道差异最大的中心用户和边缘用户，匹配信道1；
[0012]删除已匹配的两个用户，在剩余的用户中选出差异最大的中心用户和边缘用户，匹配信道2；
[0013]依次进行中心用户与边缘用户的一一分配，直到所有用户均完成分配。
[0014]结合第一方面，进一步地，所述预设的优化方法，包括：
[0015]在满足各个用户最低传输速率需求的前提下，建立发射功率与相位偏移的优化模型P1，优化目标为NOMA系统总发射功率最小化，优化变量为各用户发射功率、智能反射面的
相位偏移；
[0016]当优化模型P1取最优值时，优化模型P1中关于最低速率需求的约束条件取等号，将优化模型P1转化为纯相移的优化模型P2；
[0017]优化各用户的信干噪比表达式，将纯相移的优化模型P2转化为优化模型P3；
[0018]求解优化模型P3得到最优相位偏移的闭式解，利用发射功率与相位偏移之间的关系得到系统总发射功率的最优解。
[0019]结合第一方面，进一步地，所述优化模型P1，通过下式表示：
[0020][0021]s.t.Q1：γ
C，i
≥γ
C，i(th)
1≤i≤K
[0022]Q2：γ
E，j
≥γ
E，j(th)
1≤j≤K
[0023][0024](1)中，β
C，i
表示中心用户i的能量分配系数，β
E，j
表示边缘用户j的能量分配系数，γ
C，i
表示中心用户i的信干噪比，γ
C，i(th)
表示中心用户i的最小数据率，γ
E，j
表示边缘用户j的信干噪比，γ
E，j(th)
表示边缘用户j的最小数据率，Φ
j
表示第j个智能反射面的相移矩阵，N
j
表示每个智能反射面中的反射元素的数目，表示边缘用户j中第n个反射元素，n＝{1，2，...，N
j
}，K表示小区内边缘用户的数目与中心用户的数目，P代表NOMA系统的总发射功率。
[0025]结合第一方面，进一步地，所述将优化模型P1转化为纯相移的优化模型P2，包括：
[0026]当优化模型P1得到最优解时，关于最低速率需求的约束条件1和约束条件2取等号，得到小区边缘用户和中心用户所需的传输功率，小区边缘用户所需的传输功率β
E，j2
为：
[0027][0028](2)中，表示噪声功率，表示边缘用户j到基站的信道系数，G
j
表示第j个RIS到基站的信道系数，表示边缘用户j到智能反射面的信道系数；
[0029]小区中心用户所需的传输功率β
C，i2
为：
[0030][0031](3)中，h
C，i
表示中心用户i到基站的信道系数；
[0032]将式(2)和(3)代入优化模型P1的目标函数中，则总发射功率为：
[0033][0034]则纯相移的优化模型P2，通过下式表示：
[0035][0036][0037]结合第一方面，进一步地，所述优化模型P3，通过下式表示：
[0038][0039][0040](6)中，表示向量g
j
的共轭转置，v
j
和g
j
通过下式表示：
[0041][0042][0043]结合第一方面，进一步地，所述最优相位偏移的闭式解，通过下式表示：
[0044][0045](8)中，[g
j
]n
表示向量g
j
的第n个元素，最优的相位偏移为：
[0046][0047]利用发射功率与相位偏移之间的关系得到系统总发射功率的最优解。
[0048]第二方面，本专利技术提供了一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输转置，包括：
[0049]获取模块：用于获取NOMA系统的系统参数及系统中的用户参数；
[0050]分簇模块：用于根据直连信道的增益对用户进行分簇，得到每个子载波调度一个中心用户与一个边缘用户的分簇结果；
[0051]计算模块：用于基于获取到的参数和分簇结果，得到基站处的总接收信号表达式和各用户的信干噪比表达式；
[0052]优化模块：用于根据得到的表达式，采用预设的优化方法对发射功率与相位偏移进行优化，得到最优相位偏移，利用发射功率与相位偏移之间的关系得到NOMA系统总发射功率的最优解。
[0053]第三方面，本专利技术提供了一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输系统，包括处理器及存储介质；
[0054]所述存储介质用于存储指令；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，其特征在于，包括：获取NOMA系统的系统参数及系统中的用户参数；根据直连信道的增益对用户进行分簇，得到每个子载波调度一个中心用户与一个边缘用户的分簇结果；基于获取到的参数和分簇结果，得到基站处的总接收信号表达式和各用户的信干噪比表达式；根据得到的表达式，采用预设的优化方法对发射功率与相位偏移进行优化，得到最优相位偏移，利用发射功率与相位偏移之间的关系得到NOMA系统总发射功率的最优解。2.根据权利要求1所述的多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，其特征在于，所述根据直连信道的增益对用户进行分簇，包括：找出信道差异最大的中心用户和边缘用户，匹配信道1；删除已匹配的两个用户，在剩余的用户中选出差异最大的中心用户和边缘用户，匹配信道2；依次进行中心用户与边缘用户的一一分配，直到所有用户均完成分配。3.根据权利要求1所述的多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，其特征在于，所述预设的优化方法，包括：在满足各个用户最低传输速率需求的前提下，建立发射功率与相位偏移的优化模型P1，优化目标为NOMA系统总发射功率最小化，优化变量为各用户发射功率、智能反射面的相位偏移；当优化模型P1取最优值时，优化模型P1中关于最低速率需求的约束条件取等号，将优化模型P1转化为纯相移的优化模型P2；优化各用户的信干噪比表达式，将纯相移的优化模型P2转化为优化模型P3；求解优化模型P3得到最优相位偏移的闭式解，利用发射功率与相位偏移之间的关系得到系统总发射功率的最优解。4.根据权利要求3所述的多智能反射面辅助的NOMA系统上行传输方法，其特征在于，所述优化模型P1，通过下式表示：s.t.Q1:γ
C,i
≥γ
C,i(th)
1≤i≤KQ2:γ
E,j
≥γ
E,j(th)
1≤j≤K(1)中，β
C,i
表示中心用户i的能量分配系数，β
E,j
表示边缘用户j的能量分配系数，γ
C,i
表示中心用户i的信干噪比，γ
C,i(th)
表示中心用户i的最小数据率，γ
E,j
表示边缘用户j的信干噪比，γ
E,j(th)
表示边缘用户j的最小数据率，Φ
j
表示第j个智能反射面的相移矩阵，N
j
表示每个智能反射面中的反射元素的数目，表示边缘用户j中第n个反射元素，n＝{1,2,
…
,N
j
}，K表示小...
【专利技术属性】
技术研发人员：富燊，王鸿，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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