【摘 要】
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随着无线通信技术的发展,无线数据业务爆发性增长,为了满足未来无线通信网络的更大带宽和更高的频谱效率需求,毫米波技术受到广泛关注。毫米波具有丰富的频谱资源,但其高路径损耗制约着其发展,通过增加基站的数量来克服高路径损耗带来的影响,会造成极高的硬件成本。智能反射面作为一种无源设备,将其部署在无线通信系统中会带来诸多好处,例如可以有效的提升通信链路质量,增强用户通信的安全性,同时该技术符合绿色通信的理念
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随着无线通信技术的发展,无线数据业务爆发性增长,为了满足未来无线通信网络的更大带宽和更高的频谱效率需求,毫米波技术受到广泛关注。毫米波具有丰富的频谱资源,但其高路径损耗制约着其发展,通过增加基站的数量来克服高路径损耗带来的影响,会造成极高的硬件成本。智能反射面作为一种无源设备,将其部署在无线通信系统中会带来诸多好处,例如可以有效的提升通信链路质量,增强用户通信的安全性,同时该技术符合绿色通信的理念。本文对不同场景下智能反射面辅助的毫米波通信系统中的用户最大和速率和基站最小发射功率进行研究。本文首先对智能反射面辅助的毫米波系统中多用户下行多输入单输出（Multiple Input Single Output,MISO）传输系统进行研究,通过联合优化发射波束矩阵和反射相移向量最大化用户和速率。对于强耦合目标函数,本文通过交替优化的方式对主被动波束进行迭代求解,并利用封闭分式规划方法对目标函数进行等效处理。在优化发射波束矩阵时,通过引入辅助变量的方式对其进行迭代优化;对于非凸模长约束,本文采用梯度下降法对其进行优化,并采用非精确一维步长搜索方法对步长进行更新。仿真结果表明,优化主被动波束有利于提升信道链路质量,并且随着反射单元和反射面数量的增加,用户最大和速率也随之提升。非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）技术因其可以提供高频谱效率和实现大规模连接而被人们广泛关注,本文对智能反射面辅助的毫米波功率域非正交多址接入（Power Domain-NOMA,PD-NOMA）系统的下行传输模型进行研究。通过优化发射波束矩阵和反射相移矩阵,在保证用户安全通信和各用户最低服务质量（Quality of Service,Qo S）需求的前提下,最小化基站发射功率;本文采用交替迭代优化算法和半正定松弛算法对主被动波束进行优化。利用高斯随机化方法和最大特征值对应的特征向量法解决相移矩阵和发射波束矩阵的秩1约束。仿真结果表明通过优化主被动波束可以有效的减小窃听者处的信号功率,从而保证系统的安全性。同时,基站最小发射功率会受反射单元、各用户的最低Qo S要求以及信道质量的影响。
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