[發(fā)明專利]基于同步透射反射智能表面同步信號(hào)增強(qiáng)及干擾抑制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110816896.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113783812B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯天為;孫昕;王俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L25/03
• 分類號(hào): H04L25/03
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 閆萍

1.一種基于同步透射反射智能表面同步信號(hào)增強(qiáng)及干擾抑制方法，其特征在于，方法應(yīng)用于一種基于同步透射反射可重構(gòu)智能表面STAR-RIS的無(wú)線通信系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：基站₁、小區(qū)1、用戶_1，c、用戶_1，e、STAR-RIS₁、STAR-RIS₂、基站₂、小區(qū)2、用戶_2，c和用戶_2，e；

所述STAR-RIS₁包括：RIS₁控制器和RIS₁面板，RIS₁控制器控制RIS₁面板，RIS₁面板上的RIS元素?cái)?shù)量用L₁表示；

所述STAR-RIS₂包括：RIS₂控制器和RIS₂面板，RIS₂控制器控制RIS₂面板，RIS₂面板上的RIS元素?cái)?shù)量用L₂表示；

用戶_1，c表示小區(qū)1內(nèi)的中心用戶c，用戶_1，e表示小區(qū)1內(nèi)的邊緣用戶e，用戶_2，c表示小區(qū)2內(nèi)的中心用戶c，用戶_2，e表示小區(qū)2內(nèi)的邊緣用戶e；

基站₁分別與用戶_1，c和用戶_1，e之間的信道為有效信道，基站₂分別與用戶_1，c和用戶_1，e之間的信道為干擾信道，干擾信道經(jīng)過(guò)STAR-RIS₂分別與用戶_1，c和用戶_1，e之間的信道為透射信道，有效信道經(jīng)過(guò)STAR-RIS₁分別與用戶_1，c和用戶_1，e之間的信道為反射信道；

該方法具體包括以下步驟：

步驟S1、將有效信道增益、干擾信道增益、反射信道增益和透射信道增益均發(fā)送至RIS₁控制器和RIS₂控制器，使RIS₁控制器和RIS₂控制器獲取全部的信道增益信息；

步驟S2、假設(shè)基站₁、用戶_1，c、用戶_1，e、基站₂、用戶_2，c和用戶_2，e均為單天線，采用非正交多址接入技術(shù)，用戶_1，c和用戶_1，e共享相同的時(shí)域、頻域和碼域資源，用戶_2，c和用戶_2，e共享相同的時(shí)域、頻域和碼域資源，則用戶_1，c接收到的有效信號(hào)表示為：

；

上式中，表示基站₁到用戶_1，c的大尺度衰落，表示基站₁到用戶_1，c的小尺度衰落，表示基站₁的發(fā)射功率，表示基站₁-STAR-RIS₁-用戶_1，c的反射大尺度衰落，表示STAR-RIS₁-用戶_1，c的反射小尺度衰落，表示STAR-RIS₁的反射矩陣，表示基站₁到STAR-RIS₁的小尺度衰落矩陣；

用戶_1，c接收到的干擾信號(hào)表示為：

；

上式中，表示基站₂到用戶_1，c的大尺度衰落，表示基站₂到用戶_1，c的小尺度衰落，表示基站₂-STAR-RIS₂-用戶_1，c的透射大尺度衰落，表示基站₂的發(fā)射功率，表示STAR-RIS₂-用戶_1，c的透射小尺度衰落，表示STAR-RIS₂的透射矩陣，表示基站₂到STAR-RIS₂的小尺度衰落矩陣；

用戶_1，c接收到的信號(hào)表示為：

；

上式中，為加性高斯白噪聲；

步驟S3、根據(jù)用戶_1，c接收到的干擾信號(hào)，利用STAR-RIS₂的透射信號(hào)抑制用戶_1，c接收到的干擾，相應(yīng)的干擾抑制問(wèn)題定義為：

；

上式中，表示基站₂到用戶_1，e的大尺度衰落，表示基站₂到用戶_1，e的小尺度衰落，表示基站₂-STAR-RIS₂-用戶_1，e的透射大尺度衰落，表示STAR-RIS₂-用戶_1，e的透射小尺度衰落，表示STAR-RIS₂的透射幅度系數(shù)，表示STAR-RIS₂的透射相位系數(shù)；

其中P1和P2分別是小區(qū)1內(nèi)的中心用戶c和邊緣用戶e的優(yōu)化問(wèn)題，透射幅度系數(shù)約束（P1a）描述了STAR-RIS₂的幅度特性，透射相位系數(shù)約束（P1b）描述了STAR-RIS₂的相位特性，假設(shè)相位特性連續(xù)理想可控；

以消除每一個(gè)用戶接收到的干擾為目標(biāo)，因此RIS₂控制器首先生成干擾矩陣為：

；

為了設(shè)計(jì)STAR-RIS₂的透射幅度系數(shù)和透射相位系數(shù)，需要生成STAR-RIS₂的等效透射矩陣，表達(dá)式如下所示：

；

其中：表示基站₂到第l個(gè)RIS元素的小尺度衰落，表示基站₂-第l個(gè)RIS元素-用戶_1，c的透射信道增益，表示基站₂-第l個(gè)RIS元素-用戶_1，e的透射信道增益；

為了計(jì)算STAR-RIS₂的透射矩陣，需要生成STAR-RIS₂的透射幅度和透射相位向量，表達(dá)式如下所示：

；

故STAR-RIS₂的透射幅度和透射相位向量設(shè)計(jì)為：

；

步驟S4、當(dāng)小區(qū)1中的用戶接收到的干擾被抑制后，利用STAR-RIS₁的反射信號(hào)增強(qiáng)小區(qū)1中用戶接收到的有效信號(hào)，相應(yīng)的信號(hào)增強(qiáng)問(wèn)題定義為：

其中P3是小區(qū)1內(nèi)的中心用戶c的優(yōu)化問(wèn)題，反射幅度系數(shù)約束（P3a）描述了STAR-RIS₁的幅度特性，反射相位系數(shù)約束（P3b）描述了STAR-RIS₁的相位特性，假設(shè)相位特性連續(xù)理想可控；表示STAR-RIS₁的反射幅度系數(shù)，表示STAR-RIS₁的反射相位系數(shù)；

以加強(qiáng)小區(qū)1內(nèi)的中心用戶c接收到的有效信號(hào)為目標(biāo)，因此在RIS₁控制器首先生成等效反射信道，表達(dá)式如下所示：

其中表示基站₁到第l個(gè)RIS元素的小尺度衰落，表示第l個(gè)RIS元素到用戶_1，c的反射小尺度衰落；

為了使用戶接收到的有效信號(hào)最大化，P3中STAR-RIS₁的反射幅度和反射相位向量設(shè)計(jì)為，表達(dá)式如下所示：

；

其中：為取相位；

步驟S5、當(dāng)STAR-RIS₁和STAR-RIS₂完成上述P1、P2和P3后，用戶收到的干擾被抑制，且有效信號(hào)被提高，故基于此設(shè)計(jì)，小區(qū)1內(nèi)的中心用戶c收到的等效信號(hào)為，表達(dá)式如下所示：

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