[發明專利]一種智能反射表面輔助的下行傳輸預編碼設計方法

有效

• 申請號: 202110335359.4
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113078932B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 李瀟;羅才洪;金石
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/06;H04B7/145
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

1.一種智能反射表面輔助的下行傳輸預編碼設計方法，其特征在于：該方法針對以下系統：系統中總共有K個小區，一塊智能反射表面，每小區僅有一個單天線用戶，該用戶不能被基站信號覆蓋，需通過智能反射表面對其進行信號傳輸；各小區基站均采用包含M個天線陣元的均勻線性天線陣，智能反射表面采用包含N個反射單元的均勻平面陣，其垂直方向包括T行反射單元，水平方向每行P個反射單元；各小區基站僅已知其與智能反射表面之間的統計信道信息，智能反射表面僅已知其與各小區用戶之間以及各小區基站與其之間的統計信道信息；

所述方法包括如下步驟：

步驟一，各小區基站k利用已知的其與智能反射表面之間的統計信道信息設計其預編碼向量w_k，其中k＝1,…,K；

其中，各小區基站k與智能反射表面之間的統計信道信息包括：基站k與智能反射表面之間信道的萊斯因子α_k，基站k與智能反射表面之間信道的大尺度衰落ρ_k，基站k與智能反射表面之間信道的直射徑分量其中，表示基站k與智能反射表面間直射徑垂直方向波到達角，θ_k表示基站k與智能反射表面間直射徑的水平方向波到達角，d為智能反射表面上相鄰反射單元間距，λ為載波波長，N表示智能反射表面的反射單元數，其垂直方向包括T行反射單元，水平方向每行P個反射單元，e為自然常數，j為虛部單位，π為圓周率，上標(·)^H代表共軛轉置，符號代表克羅內克積，M示每個基站采用的天線陣元數，表示基站k與智能反射表面間直射徑的水平方向波離開角，d_k為基站k的天線陣列上相鄰天線單元間距，k＝1,…,K；

通過下式計算基站k預編碼向量：

步驟二，智能反射表面利用已知的其與各個小區用戶之間的統計信道信息，以及各小區基站與智能反射表面之間的統計信道信息，設計其反射系數矩陣

其中，智能反射表面與各小區用戶之間的統計信道狀態信息包括：智能反射表面與第k個小區用戶間信道的直射徑分量萊斯因子β_k及大尺度衰落ψ_k，其中k＝1,…,K；各小區基站與智能反射表面之間的統計信道信息與步驟一中的各小區基站與智能反射表面之間的統計信道信息相同；

通過以下步驟設計得到反射系數矩陣：

步驟b1，設定收斂門限ξ，初始化循環迭代次數r＝0，設置向量的迭代初始值為η⁽⁰⁾＝1_N×1，其中1_N×1表示所有元素均為1的N×1維列向量；

步驟b2，計算函數的梯度的計算式為：

其中，

其中，p_k代表第k個基站的發送功率，γ_k為第k個用戶的優先級權重，為第k個用戶接收的加性高斯白噪聲功率，k＝1,…,K；

步驟b3，通過下式計算函數f(η^(r))的黎曼梯度

其中，符號⊙表示哈達瑪乘積，上標(·)^*表示復數的共軛，Re{·}表示取復數的實部；

步驟b4，計算其中，τ是由Armijo準則確定的步長；

步驟b5，計算其中unit(·)代表對向量中的每一個元素進行歸一化操作；

步驟b6，判斷下式是否成立：

其中，

若不成立則令r＝r+1并回到步驟b2，否則結束計算并輸出w_k作為基站的預編碼向量，其中，輸出Φ＝diag{η^(r+1)}作為智能反射表面的反射系數矩陣，其中diag{·}表示以括號中矢量為對角元的對角陣。