【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种star-ris辅助的noma通信方法及系统，属于无线通信领域。
技术介绍
1、可重构智能表面（reconfigurable intelligent surface, ris）是一个由大量无源反射元件组成的平面阵列，每个无源反射元件都能够独立调整输入信号的振幅和ris在增强通信覆盖率、吞吐量以及提高频谱效率（spectrum efficiency, se）和能效（energyefficiency, ee）方面表现都很出色。随着低频资源的日益稀缺，未来无线网络的工作频段将持续走高，伴随无线网络的发展，覆盖增强工作需要得到更大重视。传统的ris仅能够对入射信号进行反射然后传输给用户，这就规定了基站和用户必须位于ris的同侧，仅能覆盖180°空间内的用户，其在地理位置的部署上存在着限制，无法适应动态信道环境。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种star-ris辅助的noma通信方法及系统，解决了
技术介绍
中披露的问题。引入了一种改进的同时透射和反射可重构智能表面（simultaneous transmittingand reflecting reconfigurable intelligent surfaces, star-ris），打破了传统ris仅限于反射功能的限制，star-ris在通信系统中扮演着关键的透射和反射角色，能够覆盖360度范围内的用户。这一创新有望拓展ris的应用领域，进而提供更加全面的用户服务。联合star-ris本身的优势，研究star-ris
2、本专利技术提出了一种面向用户加权和速率优化的资源分配模型，旨在通过一种基于分式规划（fractional programming, fp）和逐次凸逼近（successive approximation,sca）的交替优化算法，最大化系统的加权和速率（weighted sum rate, wsr）。由于原始非凸优化问题的复杂性和各种优化变量之间的耦合，将原问题解耦为三个子问题求解，即功率分配、主动波束形成和被动波束形成优化问题。在功率分配优化问题中，通过引入松弛变量和一阶泰勒近似，将非凸目标函数转化为凸函数，进而求解近似最优功率分配。在随后的波束成形优化中，fp方法被应用于wsr问题的变换，并将拉格朗日乘子法和sca相结合，以交替优化主动及被动波束形成，从而有效地解决了优化问题。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
4、一种star-ris辅助的noma通信方法：
5、建立star-ris辅助的多输入单输出下行功率域noma系统模型；
6、在所述系统模型下建立面向用户加权和速率优化的资源分配模型；
7、在所述资源分配模型下，求解最优的功率分配系数、基站处主动发射波束成形矢量以及次优的被动波束成形矩阵；
8、根据最优的功率分配系数，分配用户的传输功率；
9、根据最优的基站处主动发射波束成形矢量，形成主动波束；
10、根据次优的被动波束成形矩阵，形成被动波束。
11、进一步地，建立star-ris辅助的多输入单输出下行功率域noma系统模型的方法为：
12、考虑star-ris辅助的下行功率域noma通信场景，场景下有一个多天线基站，基站处的天线数为，具有个反射元件的star-ris用于辅助多个单天线用户和基站之间的通信，且star-ris的每个反射元件都能够进行透射和反射，将star-ris服务的区域分为区域，区域，，表示透射区，表示反射区，透射区内的用户为t＇用户，反射区内的用户为r＇用户，假设t＇用户和r＇用户的用户对均为，每个用户对中有一个近端用户和一个远端用户；对于功率域noma，子信道上的配对用户在相同的时间和频率资源块上服务，假设功率域noma有个子信道，一个用户对中的两个用户在功率域noma的同一个资源块中配对，系统中共有2个用户对，4个用户；表示第个用户对中的第类用户，其中，；一个用户对中有两类用户，用表示，1代表近端用户，2代表远端用户；
13、基站到star-ris的信道系数矩阵为，star-ris到的信道系数矩阵为；
14、；
15、；
16、其中，为路径损耗，为基站到star-ris的距离，为star-ris到的距离，为莱斯衰落系数，为视线链路，为非视线链路，为los，为nlos；表示复数域上的维度的矩阵空间，表示复数域上的维度的列向量空间；
17、star-ris在用户处的反射/透射系数为：
18、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>θ</mi><mi>l</mi></msub><mi>=</mi><mi>diag</mi><mi>{</mi><msqrt><msubsup><mi>α</mi><mn>1</mn><mi>l</mi></msubsup></msqrt><msup><mi>e</mi><mrow><mi>j</mi><msubsup><mi>θ</mi><mn>1</mn><mi>l</mi></msubsup></mrow></msup><mi>,</mi><msqrt><msubsup><mi>α</mi><mn>2</mn><mi>l</mi></msubsup></msqrt><msup><mi>e</mi><mrow><mi>j</mi><msubsup><mi>θ</mi><mn>2</mn><mi>l</mi></msubsup></mrow></msup><mi>...,</mi><msqrt><msubsup><mi>α</mi><mi>m</mi><mi>l</mi></msubsup></m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种STAR-RIS辅助的NOMA通信方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的STAR-RIS辅助的NOMA通信方法，其特征在于，建立STAR-RIS辅助的多输入单输出下行功率域NOMA系统模型的方法为：
3.根据权利要求2所述的STAR-RIS辅助的NOMA通信方法，其特征在于，在所述NOMA系统模型下建立面向用户加权和速率优化的资源分配模型的方法为：假设的信道质量优于的信道质量，根据下行NOMA系统的解调规则，则在解调自身信号之前，先解调系统中所有信道增益弱于其的信号，则解调自身信号的信干噪比为：
4.根据权利要求3所述的STAR-RIS辅助的NOMA通信方法，其特征在于，在所述资源分配模型下，求解最优的功率分配系数的方法为：
5.根据权利要求4所述的STAR-RIS辅助的NOMA通信方法，其特征在于，求解最优的基站处主动发射波束成形矢量方法为：
6.根据权利要求5所述的STAR-RIS辅助的NOMA通信方法，其特征在于，求解次优的被动波束成形矩阵方法为：
7.根据权利要求6所述的STAR-RIS
8.一种STAR-RIS辅助的NOMA通信系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于：一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于：所述计算设备包括：
...【技术特征摘要】
1.一种star-ris辅助的noma通信方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的star-ris辅助的noma通信方法，其特征在于，建立star-ris辅助的多输入单输出下行功率域noma系统模型的方法为：
3.根据权利要求2所述的star-ris辅助的noma通信方法，其特征在于，在所述noma系统模型下建立面向用户加权和速率优化的资源分配模型的方法为：假设的信道质量优于的信道质量，根据下行noma系统的解调规则，则在解调自身信号之前，先解调系统中所有信道增益弱于其的信号，则解调自身信号的信干噪比为：
4.根据权利要求3所述的star-ris辅助的noma通信方法，其特征在于，在所述资源分配模型下，求解最优的功率分配系数的方法为：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦海娥，邵钰清，王磊，刘陈，李飞，康彬，夏志杰，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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