[發明專利]基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010840717.2
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111954190A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 唐軍;陳文宇;何春龍;譚娟
• 申請（專利權）人: 深圳恩步通信技術有限公司
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04B7/06;H04B15/00;H04B17/391
• 代理公司: 廣東前海律師事務所 44323
• 代理人: 何峰

本發明涉及一種基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及裝置，基于智能反射面的D2D通信系統包括：小區用戶、D2D通信對、基站以及在小區中設置的智能反射面；D2D通信對包括D2D發送端和D2D接收端；智能反射面設有多個反射元件，根據反射元件的精度和個數設計相移矩陣；包括獲取小區用戶吞吐量和D2D通信鏈路吞吐量；根據小區用戶吞吐量和D2D通信鏈路吞吐量構建最大吞吐量優化模型；求解最大吞吐量優化模型的最優參數。本發明將智能反射面引入到D2D(Device?to?Device)通信系統中，并對基站的波束賦形、基站和D2D發送端的功率分配以及智能反射面的相移矩陣進行優化，在最大化D2D通信的吞吐量的同時保證蜂窩用戶的通信質量。

技術領域

本發明屬于D2D通信技術領域，具體涉及一種基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及裝置。

背景技術

IRS由大量的無源反射元件構成，每個反射元件都能獨立地使信號發生特定的幅值和相移變化，從而智能地配置無線傳播環境。IRS 最早在多輸出單輸入(Muti-InputSingle-Output，MISO)無線通信系統中做基站發送功率最小化研究，半正定松弛法(Semidefinite Relaxation，SDR)被提出來用于優化IRS的相移矩陣。此后，大量的研究將IRS應用于各種無線通信場景，例如，利用IRS減小多小區間的干擾，提高小區邊緣用戶的通信質量，或者在無線攜能通信系統中，提高無線通信設備的傳輸速率的同時擴大需要獲取能量的無線傳感器的工作范圍。除此之外，通過部署IRS，移動邊緣計算系統的延遲明顯減小。在多播系統中，IRS的應用可以改善最壞情況下用戶的信道條件從而提高系統性能。除此之外，IRS還能夠用于提高物理層安全性能。

另一方面，D2D通信通過相鄰設備間的直接通信緩解信道擁塞并減輕基站的負擔。然而，要實現D2D通信，D2D發送設備對于與基站直接通信的小區用戶的干擾必須減小到一定范圍。相關技術中已公開一個IRS協助的D2D通信上行鏈路的通信系統，其設計的上行鏈路系統中，小區用戶在上傳數據至基站得同時對D2D接收端造成干擾，或是考慮了多對D2D對的情況。

但是IRS協助的無線通信系統中，IRS常用的場景多為MISO通信系統，即多天線基站的基站與單天線的用戶設備進行通信，而IRS 起到反射信號從而增強無線通信系統通信質量的作用。而D2D技術使鄰近設備直接通信的方法也能有效提高用戶通信質量。現已有多種 IRS協助下的D2D通信系統，如IRS協助多對D2D進行通信，或者在系統中加入單天線的基站和小區用戶，這些系統與實際應用還有一段距離。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及裝置，以解決現有技術中沒有智能反射面的D2D通信以及現有系統與實際應用有一定差距的問題。

為實現以上目的，本發明采用如下技術方案：一種基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法，基于智能反射面的D2D通信系統包括：小區用戶、D2D通信對、基站以及在小區中設置的智能反射面；所述D2D通信對包括D2D發送端和D2D接收端；所述智能反射面設有多個反射元件，根據所述反射元件的精度和個數設計相移矩陣；其中，所述基站通過天線發射信號，所述信號通過直射信道與小區用戶通信或經過所述智能反射面反射后通過反射信道與小區用戶通信；所述D2D發送端發送的信號通過直射信道與D2D接受端通信或經過所述智能反射面反射后通過反射信道與D2D接受端通信；同時，基站發送的信號通過直射信道和反射信道對D2D接收端造成干擾；D2D發送端發送的信號也通過直射信道和反射信道對小區用戶造成干擾；所述方法，包括：

獲取小區用戶吞吐量和D2D通信鏈路吞吐量；

根據小區用戶吞吐量和D2D通信鏈路吞吐量構建最大吞吐量優化模型；

求解所述最大吞吐量優化模型的最優參數。

進一步的，所述小區用戶吞吐量為：