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1 篇 闭合表达式
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1 篇 安徽师范大学

作者

1 篇 徐龙珠

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1 篇 中文

检索条件"主题词=系统总安全速率"

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排序：

STAR-RIS辅助NOMA上行通信最优传输策略研究

STAR-RIS辅助NOMA上行通信最优传输策略研究

引用

作者：徐龙珠安徽师范大学

学位级别：硕士

可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)由于其能够响应实时控制、提升传输可靠性等优点备受关注,被认为是未来移动通信的关键技术之一。进一步,同时透射和反射可重构智能表面(Simultaneous Transmitting and Reflecti... 详细信息

可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)由于其能够响应实时控制、提升传输可靠性等优点备受关注,被认为是未来移动通信的关键技术之一。进一步,同时透射和反射可重构智能表面(Simultaneous Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface,STAR-RIS)在RIS基础上显著扩展覆盖范围,提高频谱效率以及增强通信可靠性,具有更高的信息传输性能增益。与此同时,非正交多址接入(Non-Orthgonal Multiple Access,NOMA)因其能够利用相同的时频资源服务多个用户,有效缓解迅速增长的智能终端数量和频谱资源短缺的矛盾。基于此,STAR-RIS和NOMA技术的结合不仅可以有效调节和提升用户信道质量,还可以利用更多的自由度合理分配无线资源提高系统传输性能。本文主要工作如下: 首先,本文分析STAR-RIS辅助多用户NOMA上行无线传输系统。考虑不同用户的差异化服务质量和能量约束条件,以最大化强用户传输速率为目标,构建用户发射功率系数、基站端接收波束成形向量以及STAR-RIS反射和透射系数矩阵联合优化问题。本文第一次提出了一种简洁高效的优化求解方法,具体为:用户的功率分配优化系数和基站的接收波束成形向量以闭合表达式得出,对STAR-RIS的透射和反射系数则可以通过一维搜索方法并以半闭形式得到其最优解。通过仿真验证和结果分析可以得出:(1)相比于传统的半定松弛(Semidefinite Relaxation,SDR)方法和交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM),本文所提的优化算法具有较高处理效率和较低时间复杂度,且本文提出的优化算法复杂度优势随着STAR-RIS元件数目的增加而更加明显。(2)相比于传统的正交多址(Orthogonal Multiple Access,OMA)辅助的STAR-RIS传输策略以及基于随机相移的STAR-RISNOMA策略,本文所提算法能够取得最好的系统性能优势,即能够取得最大的强用户传输速率,主要是因为本文所提算法综合了NOMA与STAR-RIS的优势;(3)相对于STAR-RIS辅助上行NOMA通信系统,本文所提出的STAR-RIS-NOMA方案优越性能随着两用户信道条件差异越大而显著增强,这主要是由于NOMA策略相对于OMA策略能够为系统用户提供更好的鲁棒性和公平性。进一步,在上述工作的基础上,研究有源STAR-RIS结合NOMA辅助上行安全传输系统。以最大化系统的总安全速率为目标,构建基于用户发射功率系数、基站接收波束成形向量、有源STAR-RIS端系数矩阵和不同的用户服务质量需求的优化方程。为了有效求解所构建的非凸优化方程,利用算术-几何(Arithmetic-geometric Mean,AGM)不等式求解基站端接收波束成形向量;通过一阶泰勒展开近似求解STAR-RIS端放大系数以及反射和透射系数矩阵;最后利用SDR方法和CVX工具箱得到最优解。通过仿真验证和结果分析可以得出:(1)有源STAR-RIS-NOMA策略相对于无源STAR-RIS-NOMA策略可以有效改善“乘性衰落”效应,有效提升系统安全性能。(2)相比于带有随机相移的有源STAR-RIS-NOMA和无源STAR-RIS-NOMA传输方案,本文提出的有源STAR-RIS辅助NOMA策略具有最好的传输性能,能够获得最大的系统总安全速率,且本文所提方案的性能优越性随着发射功率的增加而大大提高。最后,针对本文的工作进行总结,并提出未来研究方向。

关键词：同时透射和反射可重构智能表面非正交多址接入有源物理层安全闭合表达式系统总安全速率

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