一种双用户无线通信系统技术方案

本发明专利技术提供一种双用户无线通信系统，涉及非正交多址协作网络设计技术领域，其包括信号源（S）、RIS（R）及两个用户D1、D2，所述RIS部署在所述信号源及所述用户D1之间，所述RIS与D1之间的距离小于所述RIS与所述信号源之间的距离，所述信号源配备了至少一根天线，所述用户D1、D2分别配备了单根天线，所述RIS包含有N个无缘发射元件（N≥1）。通过RIS辅助协作NOMA通信系统，通过RIS提高了用户的信道增益，而NOMA的功率分配高度依赖于信道增益，因而NOMA将根据信道增益确定功率分配系数，以确保用户的公平性。平性。平性。

【技术实现步骤摘要】
一种双用户无线通信系统


[0001]本专利技术涉及非正交多址协作网络设计
，尤其涉及一种双用户无线通信系统。

技术介绍

[0002]通过功率复用或码本设计，非正交多址(Non
‑
orthogonal Multiple Access,NOMA)技术允许不同用户占用相同的频谱、时间和空间资源，尤其是在时间延迟约束下与正交多址技术(Orthogonal Multiple Access,OMA)相比，非正交多址技术提供了显著的性能增益，受到了学术界和工业界的广泛关注。
[0003]NOMA的基本思想是在发射端处使用非正交传输，主动引入干扰信息，并通过连续干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)在接收端处正确解调。虽然SIC技术提高了接收端的复杂度，但它可以很好地提高频谱效率。NOMA技术的本质就是将接收端的复杂性与频谱效率进行交换。NOMA的子信道传输仍然使用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术。子信道是正交的，并且不相互干扰。但是，一个子信道不再仅分配给一个用户，而是由多个用户共享，同一子信道上不同用户之间的非正交传输会导致用户间产生干扰，从而导致用户的公平性受到影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中非正交多址协作网络之间的各用户之间容易产生干扰，影响用户的公平性的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种双用户无线通信系统，其特征在于：包括信号源(S)、RIS(R)及两个用户D1、D2，所述RIS部署在所述信号源及所述用户D1之间，所述RIS与D1之间的距离小于所述RIS与所述信号源之间的距离，所述信号源配备了至少一根天线，所述用户D1、D2分别配备了单根天线，所述RIS包含有N个无缘发射元件(N≥1)。
[0007]优选的，所述信号源与所述D1的信道属于NLoS场景，所有可行信道为SD2、SR和RD1，且可行信道服从独立的复高斯分布。
[0008]优选的，所述N≥1762时，通信系统的解码方法如下：
[0009]将x2(x
i
是D
i
的期望信号)视为干扰并采用SIC技术，D1处的SNR表示为：
[0010][0011]对于D2，将x2作为干扰，D2处的SNR可以分别表示为
[0012][0013]和
[0014][0015]优选的，基于所述解码方法，可实现的和速率为：
[0016][0017]优选的，所述N≤1762时，通信系统的解码方法如下：
[0018]对于D1，首先将x1视为噪声来解码x2；D1处的SNR可以分别表示为
[0019][0020]和
[0021][0022]对于D2，x1为是解码x2的干扰；通过这种方式，D2处的SNR表示为
[0023][0024]优选的，基于所述解码方法，可实现的和速率可以表示为：
[0025][0026]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0027]1、本申请提供了一种双用户无线通信系统，其通过RIS辅助协作NOMA通信系统，通过RIS提高了用户的信道增益，而NOMA的功率分配高度依赖于信道增益，因而NOMA将根据信道增益确定功率分配系数，以确保用户的公平性。
[0028]2、本申请还针对不同的RIS元件的数量，提供不同的解码方法，从而获得最佳的和速率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术一实施方式中一种双用户无线通信系统的通信网络的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术一实施方式中一种双用户无线通信系统不同解码方法的和速率对比图。
[0031]图3为本专利技术一实施方式中S到D2距离不同时，两种解码方法的和速率对比；
[0032]图4为本专利技术一实施方式中R到D1距离不同时，两种解码方法的和速率对比。
具体实施方式
[0033]以下结合具体实施例，对本专利技术作进一步地详细说明。
[0034]请参阅图1，一种双用户无线通信系统，包括信号源(S)、RIS(R)及两个用户(D1、D2)，其中所述R包含有N个无源反射元件，所述R部署在S和D1之间，且距离D1更近；所述S配备了M根天线(M≥1)，所述用户D1和D2分别配备了单根天线，所述D1远离所述S，因而从S到D1的信道属于非视距(Non
‑
Line
‑
of
‑
Sight,NLoS)场景。
[0035]在一实施方式中，所有可行信道为SD2、SR和RD1，各信道的信道系数分别为h
SR
、h
SD1
和h
RD1
；各信道服从独立的复高斯分布。
[0036]在一实施方式中，所述D2仅由S服务，从S到D2，S到R和R到D1的信道属于视距(Line
‑
of
‑
Sight,LoS)场景。
[0037]在一实施方式中，所述N≤1762时，RIS提供的增益可能不足以使从S到D1的信道增益超过从S到D2的信道增益。根据NOMA的公平性，我们有a1＞a2(a
i
表示分配给D
i
的功率分配因子)。
[0038]此时，解码方法如下：通过将x2(x
i
是D
i
的期望信号)视为干扰并采用连续干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术，D1处的信噪比表示为：
[0039][0040]上述公式中，P
t
是总传输功率，Θ表示RIS的反射系数，可进一步表示为其中α∈(0，1]为固定的振幅反射系数，{θ1,
…
,θ
N
}为可通过RIS优化的相移变量。此外，h
SR
∈C
N
×
M
是从S到R的信道，h
RD1
∈C
N
×1是RIS和用户之间的信道，(
·
)
H
表示厄米特转置，σ是加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)。
[0041]对于D2，将x2作为干扰，D2处的SNR可以分别表示为
[0042][0043]和
[0044][0045]根据第一种解码方法，可实现的和速率为：
[0046][0047]其中E[x]是x的绝对值和期望值。
[0048]在另一实施方式中，所述N≥1762时，RIS提供的增益使从S到D1的信道增益超过从S到D2的信道的增益。根据NOMA的公平性，功率因数应为a1<a2。
[0049]此时，解码方法如下：
[0050]对于D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双用户无线通信系统，其特征在于：包括信号源(S)、RIS(R)及两个用户D1、D2，所述RIS部署在所述信号源及所述用户D1之间，所述RIS与D1之间的距离小于所述RIS与所述信号源之间的距离，所述信号源配备了至少一根天线，所述用户D1、D2分别配备了单根天线，所述RIS包含有N个无缘发射元件(N≥1)。2.根据权利要求1所述的双用户无线通信系统，其特征在于：所述信号源与所述D1的信道属于NLoS场景，所有可行信道为SD2、SR和RD1，且可行信道服从独立的复高斯分布。3.根据权利要求1所述的双用户无线通信系统，其特征在于：所述N≥1762时，通信系统的解码方法如下：将x2(x
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：段玮，黄金良，刘梦佳，龚惠聪，徐磊，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：