[发明专利]基于SDR的IRS-NOMA系统波束赋形优化方法

权利要求书

1.基于SDR的IRS-NOMA系统波束赋形优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：给所有用户都分配一个波束，通过功率的大小来区分不同用户；

S2：建立系统模型和QoS问题模型；

S3：利用交替优化的思想，迭代求解波束赋形矢量和相移矩阵；

所述系统模型为：

考虑一个下行IRS-NOMA系统，其中，基站具有N_t根发射天线，IRS具有N个反射单元，共有M个单天线用户；假设所有用户被分为K簇，且K≤N_t，第k簇用户数为M_k，簇内采用NOMA复用，簇间则通过MIMO进行复用，令为所有簇的集合，为所有用户的集合，为第k簇所有用户的集合，且有以及

为了消除簇内外用户间干扰，对所有用户的发送符号进行波束赋形，BS发送信号表示为

其中s_k，i和分别为第k簇第i个用户U_k，i的发送信号和波束赋形矢量，并且假设信号s_k，i具有零均值和单位方差；此时，用户U_k，i的接收信号表示为

其中r_k，i∈C^N×1和分别表示BS到U_k，i、IRS到U_k，i以及BS到IRS之间的信道；表示IRS的相移对角矩阵，而且满足为加性高斯白噪声；

使用作为用户分簇的依据，采取使同簇用户间信道增益尽量大的方案进行用户分簇，将所有用户的最大信道增益从小到大排序，有η₁≤η₂≤…≤η_M，逐个把用户1，…，M归入第1，…，K簇，重复此过程，并且不对已经满的簇继续添加用户，直到所有用户全部分组完毕；对于第k簇任意两用户U_k，i和U_k，j，满足当i＜j时，设Ω_k(i)表示U_k，i的解码顺序，有Ω_k(i)＝i，用户Ω_k(i)是第k簇要解码的第i个信号；在利用SIC技术消除强用户的干扰后，在用户U_k，l处解码用户U_k，m信号的信干噪比为

用户U_k，m的可达传输速率为

其中，为用户U_k，m的目标传输速率；根据M个用户的目标传输速率约束，通过联合优化基站的发射波束形成矢量w_j，i和IRS的反射系数矩阵Θ，使基站的总发射功率最小。

2.根据权利要求1所述的基于SDR的IRS-NOMA系统波束赋形优化方法，其特征在于：所述QoS问题模型为：

其中，表示满足用户U_k，m目标速率下的最小信干噪比。