[發明專利]智能反射面輔助的非正交多址接入系統性能增益優化方法

有效

• 申請號: 202110150180.1
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112822703B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 譚藝枝
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/08;H04L25/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種智能反射面輔助的非正交多址接入系統性能增益優化方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：建立智能反射面輔助的非正交多址接入系統，所述系統包括基站、智能反射面、第一用戶和第二用戶；所述基站、智能反射面、第一用戶和第二用戶組成基站—智能反射面—用戶的級聯信道；所述智能反射面包含反射系數矩陣；

S2：所述基站發送導頻信號通過智能反射面反射后傳輸至第一用戶和第二用戶，第一用戶和第二用戶根據接收到的導頻信號對所述級聯信道進行信道估計；所述信道估計過程中包含信道估計矢量；

S3：所述基站發送疊加編碼信號，通過智能反射面反射后傳輸至第一用戶和第二用戶，第一用戶和第二用戶接收到疊加編碼信號后，按照不同的解碼次序，對接收到的疊加編碼信號進行解碼；所述疊加編碼信號中包含功率分配系數；

基站發送的疊加編碼信號記為y，則：

其中，s₁為發送給第一用戶的信號，s₂為發送給第二用戶的信號，P為基站的發送功率，α₁表示第一用戶的功率分配系數，α₂表示第二用戶的功率分配系數，且滿足α₁+α₂＝1；

用戶接收到的疊加編碼信號記為y_i，則：

其中，n_i表示第i個用戶的加性高斯噪聲，服從均值為零方差為的高斯分布；d_i表示基站—智能反射面—用戶的級聯信道；

所述解碼次序包括第一解碼次序和第二解碼次序；第一解碼次序為：首先解碼第二用戶，再解碼第一用戶；第二解碼次序為：首先解碼第一用戶，再解碼第二用戶；

S4：分別在不同解碼次序的前提下，以第一用戶平均有效信干噪比為最大值作為優化目標，對信道估計矢量、功率分配系數和反射系數矩陣進行聯合優化；

以最大化第一用戶平均有效信干噪比為優化目標，在第一解碼次序的前提下，目標函數和約束條件為：

其中，為第一用戶解碼信號s₁的平均有效信干噪比，為第i個用戶解碼信號s₂的平均有效信干噪比，γ₀為平均有效信干噪比閾值，v_i為矢量，表示第i個用戶的信道估計矢量；H為反射系數，Θ為智能反射面的反射系數矩陣，為Θ的共軛轉置矩陣；約束條件為第二用戶的平均有效信干噪比大于等于平均有效信干噪比閾值；

所述第一用戶解碼信號s₁的平均有效信干噪比具體計算過程為：

在第一解碼次序的前提下，第一用戶解碼信號s₂的平均有效信干噪比記為則：

其中，E{·}表示取平均運算，d₁為基站—智能反射面—第一用戶的級聯信道，為第一用戶對d₁的信道估計，為用戶的加性高斯噪聲的方差；

進一步可得：

其中，λ²為基站到智能反射面的信道響應系數h的協方差矩陣行列式；σ²表示加性高斯白噪聲的協方差矩陣行列式；vec(·)為向量化函數；v₁為第一用戶的信道估計矢量；為v₁的共軛轉置矢量；t為矢量，表示基站發送的導頻信號；表示t的共軛轉置矢量；為用戶的加性高斯噪聲的方差；g₁為矢量，表示智能反射面到第一用戶的響應系數；為矢量，表示g₁的共軛；表示求克羅內克積；ω₁為矢量，表示g₁和克羅內克積的平均值；

第一用戶成功解碼信號s₂后，采用串行干擾消除的方法，得到第一用戶解碼信號s₁的平均有效信干噪比即：

同理可得第二用戶解碼信號s₂的平均有效信干噪比即：

其中，v₂為第一用戶的信道估計矢量，為v₂的共軛轉置矢量，g₂為矢量，表示智能反射面到第一用戶的響應系數，為矢量，表示g₂的共軛，ω₂為g₂和克羅內克積的平均值；

S5：分別計算當前解碼次序下第一用戶平均有效信干噪比最大值和對應的信道估計矢量、功率分配系數和反射系數矩陣的局部最優解；

S6：比較不同解碼次序下的第一用戶平均有效信干噪比的最大值，將數值最大的第一用戶平均有效信干噪比所對應的信道估計矢量、功率分配系數和反射系數矩陣的局部最優解作為最終局部最優解輸出。