1.一种IRS辅助海洋非正交多址通信的稳健波束赋形方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.建立IRS辅助海洋的非正交多址通信系统,所述系统包括基站、IRS、第一海洋用户及第二海洋用户;
在步骤S1中,所述基站配备有N根发射天线,其中N>1,所述第一海洋用户和第二海洋用户均配备单根天线,所述IRS设有M个反射单元,并辅助第二海洋用户进行接收信号,设定IRS的反射相移矩阵的具体表达式为:φ=diag(Θ) (1)其中,Θ=[q
S2.考虑IRS的辅助,基站采用波束赋形技术分别向第一海洋用户和第二海洋用户传输信号;
在步骤S2中,定义基站到第一海洋用户之间的信道为基站传输的信号的表达式为:x=w
其中,w
第一海洋用户接收到的信号的表达式为:第二海洋用户接收到的信号的表达式为:其中,n
在基站分别向第一海洋用户和第二海洋用户传输信号的信道中,存在信道误差,信道分别为基站到第一海洋用户的信道基站到第二海洋用户的信道
基站到IRS的信道H
其中,d
基站到第一海洋用户莱斯衰落中的直射分量基站到第二海洋用户莱斯衰落中的直射分量基站到IRS莱斯衰落中的直射分量Hα
α
α
α
其中,
S3.按照不同解码顺序,对第一海洋用户和第二海洋用户接收到的信号进行解码,分别得到在第一海洋用户处和在第二海洋用户处的信息的信干噪比;
在步骤S3中,所述解码顺序包括第一解码顺序和第二解码顺序,所述第一解码顺序为:首先解码第二海洋用户的信息,再解码第一海洋用户的信息;所述第二解码顺序为:首先解码第一海洋用户的信息,再解码第二海洋用户的信息;
在第一解码顺序下,第二海洋用户解码自己信息时的信干噪比的表达式为:第一海洋用户解码第二海洋用户的信息的信干噪比的计算表达式为:第一海洋用户解码自身信息时的信干噪比的计算表达式为:其中,|a|表示对a进行取模运算;
在第二解码顺序下,第二海洋用户解码自身信息的信干噪比的计算表达式为:第二海洋用户解码第一海洋用户的信息的信干噪比的计算表达式为:第一海洋用户解码自身信息的信干噪比的计算表达式为:S4.基于不同解码顺序下得到的第一海洋用户和第二海洋用户处的信息的信干噪比,分别计算第一海洋用户和第二海洋用户的通信速率;
在步骤S4中,在第一解码顺序下,第二海洋用户解码自己信息的信干噪比时,对应的通信速率的计算表达式为:R
第一海洋用户解码第二海洋用户的信息的信干噪比时,对应的通信速率的表达式为:R
第一海洋用户解码自身信息的信干噪比时,对应的通信速率的表达式为:R
第一海洋用户的通信速率的表达式为:R
第二海洋用户的通信速率的表达式为:R
在第二解码顺序下,第二海洋用户解码自身信息的信干噪比时,对应的通信速率的表达式为:R′
第二海洋用户解码第一海洋用户的信息的信干噪比时,对应的通信速率的计算表达式为:R
第一海洋用户解码自身信息的信干噪比时,对应的通信速率的计算表达式为:R′
第二海洋用户的通信速率的计算表达式为:R
第一海洋用户的通信速率的计算表达式为:R
S5.考虑基站分别向第一海洋用户和第二海洋用户传输信号的信道的误差,以基站最小化发射功率为目标函数,以第一海洋用户的最差通信速率、第二海洋用户的最差通信速率和IRS单位模的约束为约束条件,分别在不同解码顺序下构建优化问题,对所述优化问题进行优化求解,得到基站的最小化发射功率的最优解;
在步骤S5中,所述目标函数在第一解码顺序下的表达式为:在第一解码顺序下,以第一海洋用户的最差通信速率的约束为约束条件的表达式为:在第一解码顺序下,以第二海洋用户的最差通信速率的约束为约束条件的表达式为:其中,γ
在第一解码顺序下,以IRS单位模的约束为约束条件的表达式为:其中,|Θ
所述目标函数在第二解码顺序下的表达式为:在第二解码顺序下,以第二海洋用户的最差通信速率的约束为约束条件的表达式为:在第二解码顺序下,以第一海洋用户的最差通信速率的约束为约束条件的表达式为:在第二解码顺序下,以IRS单位模的约束为约束条件的表达式为:
2.根据权利要求1所述的IRS辅助海洋非正交多址通信的稳健波束赋形方法,其特征在于,在步骤S5中,采用交替优化法算法对不同解码顺序下的优化问题进行优化求解。