RIS-RSMA辅助通信感知一体化系统发射功率优化

来源：信号处理杂志 2025年第10期北京时间：

作者：吴辰轩, 邵紫凌, 冯晓, 田峰

摘要：随着6G网络向通信感知深度融合的方向发展，通信感知一体化技术在车联网、低空无人机等多种无线通信应用中展现出广阔的应用前景。然而，现有系统中由于多用户干扰严重导致的能耗显著上升问题亟待解决，因此本文提出了可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface， RIS）和速率分割多址（Rate Splitting Multiple Access， RSMA）技术辅助的通感一体化系统模型。该模型通过联合优化基站发射波束成形向量、RIS相移矩阵和RSMA速率分割比例，以最小化基站平均发射功率为目标，构建了一个包含通信用户最小速率约束、雷达最小波束增益约束及用户最小解码能力约束的优化问题。由于问题的非凸性以及优化变量之间的高度耦合，导致难以直接求解。为此，本文提出了一种基于交替优化框架的算法以实现变量解耦与问题求解。具体而言，首先，利用半正定松弛算法（Semidefinite Relaxation， SDR）将原始问题转化为半正定规划问题，通过高斯随机化获得可行解。其次，利用连续凸近似算法（Successive Convex Approximation， SCA）处理约束中的非凸项，构建迭代收敛的局部最优解。最后通过交替迭代实现基站平均发射功率的降低。仿真结果表明，本文提出的半正定松弛-连续凸近似（Semidefinite Relaxation-Successive Convex Approximation， SDR-SCA）算法具有快速收敛的特性。此外，本文所提方案在确保用户通信速率和目标感知增益的同时，相比于无RIS的RSMA方案、传统RIS与空分多址技术结合方案、RIS与非正交多址技术结合方案等显著降低了系统功率消耗，达到了绿色节能的效果。

关键词：速率分割多址, 通信感知一体化, 可重构智能表面, 发射功率