摘要
非正交多址接入（Non-orthogonalMultipleAccess,NOMA）是下一代无线通信系统提高频谱利用率、平衡用户公平性、扩大网络连接的关键技术。智能反射面(IntelligentReflectingSurface，IRS)技术可以通过调节IRS元件的相移和振幅来控制信道条件，因此，IRS在提高通信系统的覆盖率、吞吐量和能量效率方面具有显著的潜力。并且，IRS可以为NOMA提供理想的差异性信道，这将有利于NOMA的实现，IRS还能够对波束赋形进行增强从而使用户间干扰进一步降低。因此，本文将利用凸优化方法，对基于智能反射面的NOMA系统进行波束赋形设计，旨在进一步提高系统的能量利用率和频谱效率，并期望取得复杂度和性能的折中。 针对非正交多址网络中簇间干扰较大以及小区边缘用户服务质量无法保证等问题，提出了一种基于半定松弛(SemidefiniteRelaxation，SDR)的基站波束赋形与反射面相移矩阵联合优化算法。考虑到信干噪比的非凸约束，通过升高优化变量的维度将二次约束转化为仿射约束，最后采用交替优化的方法迭代求解发射功率最小化和相移可行性两个子问题。由于SDR算法在解决大规模问题时性能上的下降，因此进一步提出了一种基于连续凸逼近(SuccessiveConvexApproximation，SCA)的低复杂度算法，通过松弛反射面的恒模约束对原问题进行迭代求解。仿真结果表明，在降低总发射功率方面SCA算法能以较低的复杂度达到接近SDR算法的性能，并且两个算法性能都优于现有的方法。 本文进一步将多入单出NOMA系统的波束赋形设计扩展到多入多出NOMA系统，提出了一种基于二次变换(QuadraticTransform，QT)的块坐标下降算法，对基站、IRS和用户处的波束赋形矩阵进行迭代优化。为了对问题进行快速求解，进一步提出了一种基于交替方向乘子法(AlternatingDirectionMethodofMultipliers，ADMM)的分布式算法，通过分解协调的思想将问题分解为多个相互独立的子问题，并且求得了每个子问题的闭合解。仿真结果表明所提算法能够以更低复杂度达到接近内点法的和速率性能，而且显著优于其他方法。
NETL