[发明专利]环境反向散射接入NOMA系统中的用户最大和速率优化方法

说明书

本发明公开了环境反向散射接入NOMA系统中的用户最大和速率优化方法，适用于包括一个基站、两个用户和一个反向散射的系统，且所有设备都配置单天线。基站根据功率分配原则给两个用户分配功率，反向散射在满足散射系数大于0小于1的情况下对两个用户进行散射，建立实现两个用户最优和速率的联合优化问题，该优化问题是关于基站功率分配系数和反向散射系数的双目标优化问题，将一个散射系数固定利用KKT条件建立拉格朗日函数得到功率分配系数优化值，将功率分配系数优化值带入原始目标函数，按照相同的方法求解散射系数的优化值，最后将求解出来的两个优化值带入和速率公式就能够得到优化后的和速率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及环境反向散射接入NOMA系统中的用户最大和速率优化方法。

背景技术

未来的6G技术承诺支持大规模部署的低功率无线连接，具有高数据速率和最小延迟。功率域NOMA与环境反向散射通信系统在大规模物联网(IoT)网络中提供高光谱和高能效通信。更具体地说，是利用叠加编码和连续干扰消除(SIC)技术的NOMA允许多个蜂窝设备在相同的频谱或者时间资源上通信使用不同水平的传输功率，NOMA还确保了在相同的频谱或时间资源上不同蜂窝设备之间的公平性。另一方面，由于其超低功耗的通信特性，环境反向散射通信得到了极大关注。

在过去的几年中，学术界和产业界对基于非正交多址接入环境反向散射通信表现出了极大的研究兴趣，并调查了这些网络的不同方面，主要有安全性和可靠性、功率联合优化方面。但以往的文献大多认为SIC译码在接收端表现良好，但在实际系统中，SIC的译码过程中可能会出现错误。因此，在这种情况下，接收机不能从会显著降低系统性能的弱蜂窝设备中完全正确的去除干扰。并且在已有的最大和速率优化中，并未考虑在i-SIC情况下的基站功率分配和散射系数的联合优化。

发明内容

综上所述，本发明中提出的环境反向散射接入NOMA系统中的用户最大和速率优化方法适用于包括1个基站、两个用户和一个背向散射的系统，且所有设备都配置单天线，包括如下步骤：

A、用S表示基站，R_i和R_j表示两个用户，F表示背向散射，和以及H_SF表示基站到用户R_i和R_j及背向散射F的信道增益，和表示背向散射F到用户R_i和R_j的信道增益，P_s是基站的发射功率；

B、通过在i-SIC解码的的基础上对基站功率和背向散射系数的联合优化达到对环境反向散射NOMA系统的和率最大化，将所考虑的优化问题在数学上表示为

s.t.P_sξ≤P_s(1-ξ)

0≤ζ≤1

其中ξ表示基站功率分配系数，ζ表示背向散射的散射系数，约束条P_sξ≤P_s(1-ξ)表示基站发射功率分配需要满足NOMA原则，约束条件0≤ζ≤1表示背向散射的散射系数在0到1之间；

用户R_i和R_j接收到的信号的信干噪比表示为

其中σ²表示高斯白噪声的方差，α表示i-SIC参数；

C、求解B中的优化问题，得到优化后的功率分配参数ξ^*和背向散射的散射系数ζ^*；