STARS辅助SWIPT-NOMA通信系统的功率分配和波束赋形设计

摘要

基于可重构智能表面（RIS）的无线通信网络要求用户与基站（BS）须在同一侧，这极大地限制了RIS部署的灵活性和有效性，而反射和透射智能表面（STARS）突破了RIS半空间通信覆盖的限制，实现了通信的全空间覆盖率和灵活部署，因而为无线通信网络的优化提供了新的自由度。为了进一步提高无线携能通信（SWIPT）系统的性能，基于STARS和NOMA技术，构建了STARS辅助SWIPT-NOMA通信系统模型。以最小化BS发射功率为目标，提出了用户发射功率和STARS处波束赋形联合优化的方案。由于优化问题中变量的耦合性和约束的非凸性，很难直接求解该问题，为此设计了一种基于交替优化（AO）的优化算法。该算法利用顺序秩一约束松弛（SROCR）算法求解STARS处的反射和透射相移矩阵，再与用户发射功率进行交替求解。仿真结果表明，本文所提方案收敛迅速，相较于其他方案功耗更低，性能更优越。

关键词

智能反射面 / 无线携能通信 / 非正交多址 / 可同时反射和透射

基金资助

中国博士后科学基金资助项目（2021M693699）; 泛网无线通信教育部重点实验室（BUPT）资助项目（KFKT-2022105）