[发明专利]智能反射面辅助的非正交多址接入系统性能增益优化方法

说明书

本发明提供一种智能反射面辅助的非正交多址接入系统性能增益优化方法，在建立的智能反射面辅助的非正交多址接入系统中对级联信道进行信道估计；在不同解码次序的前提下，以最大化用户的平均有效信干噪比为优化目标，对信道估计矢量、功率分配系数和反射系数矩阵进行联合优化，分别获得相应解码次序下的用户平均有效信干噪比最大值和其对应的信道估计矢量、功率分配系数和反射系数矩阵的局部最优解；比较不同解码次序下的用户平均有效信干噪比最大值，数值更大时对应的信道估计矢量、功率分配系数和反射系数矩阵的局部最优解作为最终局部最优解输出。本发明可以大幅度优化非正交多址接入系统的性能增益，从而提升系统的吞吐量等传输性能。

技术领域

本发明涉及无线通信的技术领域，更具体地，涉及一种智能反射面辅助的非正交多址接入系统性能增益优化方法。

背景技术

非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)接入技术作为未来移动网络极具潜力的多址接入技术是后5G通信的一项关键技术，与传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access，OMA)技术不同，NOMA通过发送端的叠加编码和接收端的串行干扰消除(Successive Interference Cancellation，SIC)技术，允许多个用户共享相同的时间、频率、空间等资源，从而显著提高系统的频谱效率。

2018年9月28日公开的中国申请CN108601088A提供了一种基于非正交多址接入的协作通信方法，包括以下步骤：中继节点接收源节点信号和信道状态信息；中继节点利用连续干扰消除，对源节点信号进行译码，得到译码信号；将译码信号根据功率分配系数进行叠加编码，中继节点与多个目的节点通过下行非正交多址接入，将叠加信号同时发给多个目的节点；目的节点利用连续干扰消除对叠加信号译码和信息恢复；根据信道状态信息和用户需求，计算所有节点的发射功率、功率分配系数，多个源节点与中继节点通过上行非正交多址接入，将得到的信息发送给中继节点；该发明使用非正交多址接入技术，满足用户速率，最小化系统总的消耗，有效地扩大用户数的接入，但该专利提供的技术方案，仅从理想化技术层面实现了多用户共享接入的目标，对系统的性能增益优化效果差。

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface，IRS)具有卓越的频谱效率和能量效率性能，也是后5G通信系统的一项新兴技术。智能反射面由大量被动反射元件组成，每个反射元件可以独立改变入射信号的反射相移，通过调整反射相移，智能反射面可以灵活地设置反射信号的传输，以达到提高接收信号功率、减少干扰和安全传输等通信目标。在实际应用中，智能反射面与传统的中继有根本性的不同，智能反射面作为可重构散射器，无需配备专用能源进行解码、信道估计和传输，且以全双工、无噪声的方式反射信号而不产生自干扰，仅使用低能耗的被动反射组件，相比传统的中继大大节省了能源消耗和硬件部署成本。因此，采用智能反射面辅助无线通信被认为是一种有前途、高效的、绿色的物联网通信的解决方案。在一个典型的智能反射面辅助传输的两用户非正交多址系统中，强用户的串行干扰消除接收机要利用估计的信道状态信息来执行串行干扰消除，而信道估计会引入估计误差，导致在数据传输阶段，强用户的信干噪比(signal-to-interference-and-noiseratio，SINR)下降；另外，强用户的信干噪比也取决于功率分配策略。因此，在智能反射面辅助传输的NOMA系统中联合优化信道估计和功率分配是非常有必要的。

发明内容

本发明为解决如何在智能反射面辅助传输的非正交多址接入系统中优化系统性能增益的问题，提供一种智能反射面辅助的非正交多址接入系统性能增益优化方法，提高了非正交多址接入系统的性能增益。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种智能反射面辅助的非正交多址接入系统性能增益优化方法，所述方法包括以下步骤：