[发明专利]一种反向散射辅助协同NOMA系统中的最大和速率优化方法

说明书

本发明公开了一种反向散射辅助协同NOMA系统中的最大和速率优化方法,在不完美的串行连续干扰消除的条件下，同时优化了基站的发射功率、中继节点、后向散射标签的反射系数和时间分配。本发明的目的是在保证个体服务质量的同时，最大限度地提高反向散射辅助合作NOMA网络的总速率；为了得到资源管理框架的有效解，本发明采用对偶理论和Karush‑Kuhn‑Tucker条件，对偶变量进行迭代更新；数值结果表明，所考虑的资源管理框架优于其他基准框架。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体是一种反向散射辅助协同NOMA系统中的最大和速率优化方法。

背景技术

即将到来的第六代(6G)系统预计将连接全世界数十亿的通信设备。然而，主要的挑战将是频谱稀缺和有限的能量储层，特别是对于那些使用传统正交多通道(OMA)协议的系统。在这方面，后向散射通信和非正交多址接入(NOMA)是两种新兴的提高频谱和能源效率的技术。在环境能量收集方法的帮助下，后向散射通信允许传感器设备通过反射和调制射频(RF)信号向周围用户传输数据。另一方面，NOMA允许在相同的频谱/时间资源上使用叠加编码和连续干扰抵消(SIC)技术传输多个用户。

在过去的几年中，学术界和产业界对反向散射通信NOMA系统表现出了极大的研究兴趣，并调查了这些网络的不同方面，主要关于安全性和可靠性、功率、速率或者反射系数联合优化方面。但是大多数研究假定是完美的SIC，他们的这种假设是不切实际的，在实际系统中，SIC的译码过程中可能会出现错误，系统性能会显著降低。但在剩下的考虑到i-SIC情况的合作NOMA网络研究中，如何同时优化BS和中继节点的发射功率、后向散射标签的反射系数和时间分配的资源管理问题尚未得到研究。

发明内容

综上所述，本发明提出的这种新的反向散射辅助协同NOMA系统中的最大和速率优化方法，适用于包括1个基站、两个用户和一个反向散射标签的系统，且所有设备都配置单天线。

本发明采用的技术方案为：一种反向散射辅助协同NOMA系统中的最大和速率优化方法，包括如下步骤：

A、用BS表示基站，U₁和U₂表示两个用户，Tag表示反向散射标签，g₁和g₂以及g₃表示基站到用户U₁和U₂以及反向散射Tag的信道增益，f₁和f₂表示反向散射Tag到用户U₁和U₂的信道增益，h₁和h₂表示用户U₁到U₂和反向散射Tag的信道增益，P是基站的发射功率。

B、通过在i-SIC解码的基础上对两个时隙的功率分配和反向散射系数以及U₁的总功率和时间的联合优化达到对该反向散射辅助协同NOMA系统的和速率最大化，可将所考虑的优化问题可以在数学上表示为

s.t:TR₁≥R_min

TR₂+(1-T)R₃≥R_min

Pr≤Pr_max

0≤T≤1,0≤φ₁≤1,0≤φ₂≤1,0≤Λ≤1.