[发明专利]一种智能反射面辅助的非正交多址接入系统功率分配方法和系统

说明书

本发明针对智能电网等场景，用户易受障碍物的阻隔，提出一种面向超可靠低时延用户的智能反射面辅助的非正交多址接入系统功率分配方法和系统，具体包括，建立基站、智能反射面和超可靠低时延用户之间的通信系统模型；根据当前的智能反射面相移矢量和功率分配及解码顺序，以用户的和速率为优化目标，获取最优的反射面相移矢量和功率分配；根据高斯随机化获得满足秩约束的反射面相移矢量；判断是否满足迭代完成的条件。其将智能反射面扩展覆盖的优势与非正交多址接入提高系统吞吐量的优势相结合，提高了系统的可靠性，提高了用户的总速率性能。

技术领域

本发明设计一种正交多址接入系统的功率分配方法和系统，尤其适用于移动通信技术领域使用的一种面向超可靠低时延用户的IRS辅助的正交多址接入系统的功率分配方法。

背景技术

随着互联网用户接入需求的急剧增加和高级多媒体应用带来的容量增长，人们对数据速率的要求不断提升，使得通信系统必须提高处理大规模数据的能力。非正交多址接入技术能够实现在同一个资源块上服务多个用户，相比正交接入技术有着更高的频谱效率，可以有效提升系统的吞吐量。在医疗机器人、自动驾驶汽车和工厂自动化等应用场景，需要系统在几个毫秒内做出响应，因此对系统的实时性要求很高。5G的关键服务之一超可靠低时延(URLLC)可以实现高可靠低时延的端到端通信，根据3GPP的要求，单个数据帧的传输可靠性应达到99.9％，端到端时延应小于1ms。

在无线通信链路中，由于路径损耗、建筑物等物体引起信号的反射、折和射散射等会降低信号的质量。为了保障接收信号的质量，我们可以增加传输功率，但同时也降低了功率效率。近年来随着电磁材料技术的发展，出现了由人造电磁材料薄膜制成的智能反射表面。智能反射表面可以通过集成电子设备进行电子控制，操纵信号反射到任意方向，从而使得传播环境可控。目前有很多关于智能反射面和超可靠低时延技术联合应用的研究，但是对于智能反射面辅助的非正交多址接入系统与超可靠低时延技术结合的相关研究还有待深入。

发明内容

发明目的：针对上述技术的不足之处，提出一种有效提升通信系统的覆盖范围和吞吐量，利用智能反射面为超可靠低时延用户提供通信链路，且易于部署的非正交多址接入系统功率分配方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明的智能反射面辅助的非正交多址接入系统功率分配方法，具体步骤如下：

建立基站、智能反射面和超可靠低时延用户的非正交多址接入系统模型，基站利用叠加编码向用户发送信号，基站与用户之间的直达链路受阻，通过智能反射面直接反射来自基站的信号给用户增加可靠的通信链路；

根据非正交多址接入系统模型联合设计基站发射功率分配和智能反射面相移矢量及解码顺序，最优功率分配和智能反射面相移矢量需要优化所有用户速率之和；

根据用户与反射面的距离和优先级设计解码顺序，并通过交替优化功率分配和智能反射面相移矩阵，获取最优的功率分配和智能反射面相移矩阵；

对最优智能反射面相移矩阵进行高斯随机化获得相应的智能反射面相移矢量，并判断是否满足迭代完成的条件，若满足则结束迭代。

优选的，所述的智能反射面辅助的非正交多址接入系统模型具体为：

设基站配置单个天线，K个超可靠低时延(URLLC)的用户均是单天线，基站的发射信号为：

其中s_k表示用户k的发射信号，p_k表示用户k的发射功率。

用户k的接收信号为：