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摘要：本发明提供一种超对角智能超表面BD‑RIS辅助非正交多址接入NOMA系统波束成形方法，以最大化多用户和速率，属于无线通信领域。本发明为解决BD‑RIS复杂的电路结构带来的对称和正交的相移矩阵问题，设计一种有效的方法，使用加权最小均方误差算法表述和速率最大化问题的目标函数，联合优化基站处和RIS处的相移设计。对于基站处预编码设计，逐次更新和优化非凸约束；对于RIS中复杂的相移优化问题，引入辅助变量分离复杂的相移约，将原问题解耦为增广拉格朗日的缩放形式，并提出一种加速投影梯度下降法解决其中仍含有复杂的相移约束问题。通过与传统RIS和OMA对比，本发明可以显著提高系统的和速率，具有很高的应用价值。

主权项：1.一种超对角智能超表面BD-RIS辅助非正交多址接入NOMA系统波束成形方法，其特征在于：基于BD-RIS辅助NOMA系统用户的场景，构建无线通信中多用户和速率最大化优化问题，通过联合优化基站和RIS处的波束成形，提高BD-RIS辅助NOMA系统用户的频谱效率，并将其扩展至BD-RIS结构的相移设计中；本方法包括如下步骤：步骤一：基于全连接超对角智能超表面FBD-RIS辅助NOMA系统下行链路传输模型，设计和速率最大化问题，具体为：1在BD-RIS辅助NOMA系统用户的场景中，基站处配有M根天线，采用线性预编码技术为K个单天线用户提供服务；基站与用户之间的直接链路由于高大建筑物的阻挡而遭到严重衰落，可忽略不计，蜂窝用户之间通过NOMA进行通信；2级联无线信道的小尺度衰落采用瑞利衰落模型；大尺度衰落为PL＝-30-10αlog10dddB，其中α和d分别为路径损耗指数和两个设备之间的距离；3BD-RIS到用户k的信道表示为基站到BD-RIS的信道表示为基站处的传输信号为其中，为基站到用户k的线性预编码向量，为基站处的数据符号，为圆形对称复高斯分布CSCG，|·|表示标量的绝对值，I为一个单位矩阵；4用户k接收到的信号为其中为用户k的加性白高斯噪声AWGN，·H为矩阵的共轭转置；5NOMA系统中，对于任意l＞k，用户l对应的信道增益强于用户k，强用户通过连续干扰消除来去除弱用户的干扰，从而正确解码强用户处的信号；因此，用户l解码用户k信号的信干噪比为用户K的信干噪比为6在FBD-RIS辅助的NOMA系统中，用户的和速率最大化问题为 式中PB表示基站的最大功率预算，γth表示用户k的服务质量QoS要求，·T为矩阵的转置；约束条件保证FBD-RIS的每个端口都通过可重构元件与其它端口相连接；步骤二：引入辅助变量和使用加权最小均方误差算法推导目标函数的上界，具体为：1用户和速率最大化问题的目标函数重新表述为 式中 为值的实部，表示复数域，表示非负实数集合；步骤三：交替优化耦合变量w和Θ，使用分块连续上界最小化方法处理问题2。1定义为分块连续上界最小化方法第次迭代时的最优解，将用户和速率最大化问题转换为逐次迭代优化u，ρ，w和Θ的子问题，具体为： 2公式3.a和3.b中u和ρ的闭式解为 和步骤四：基于已获得的u、ρ和Θ，求解基站处预编码设计问题，具体为：1公式3.c表示的优化问题等价于 式中2逐次更新和优化非凸约束和其可化为 式中3公式4表示的优化问题转化为 4公式6表示的优化问题是一个凸问题，可使用通用优化工具来解决；步骤五：基于已获得的u、ρ和w，求解RIS处相移设计问题，具体为：d1引入辅助变量θ＝vecΘ分离复杂的约束ΘT＝Θ，ΘHΘ＝I，公式3.d表示的优化问题等价于 式中，vec·和分别为矢量化运算和克朗内克乘积；2同样，逐次更新和优化非凸约束和其可化为 式中3设计一种交替方向乘子法获取解耦后地相移优化问题，具体为：3.1将公式7表示的优化问题等价于 3.2将公式9表示的优化问题解耦为增广拉格朗日的缩放形式，表示为 式中，和μ＞0分别是对偶变量和惩罚参数；4问题10通过以下步骤更新，具体为： 式中，为问题10第m次迭代的值；4.1公式11.a表示的优化问题可以通过凸优化工具获得最优解；d4.2提出一种加速投影梯度下降法获得公式11.b表示的优化问题θ和Θ的最优解，具体为：d 其中α＞0表示步长，t表示公式11.b表示的优化问题第t次迭代；4.3利用对称单元投影的方法处理3.3中的其中式中，U和V是的奇异值分解SVD的单元矩阵，R是矩阵symΘ的秩。

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百度查询： 山东大学 一种超对角智能超表面辅助NOMA系统波束成形方法