[發明專利]基于過時CSI的可重構智能表面輔助MIMO傳輸中的雙時間尺度優化方法

在審

• 申請號: 202111370756.1
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114301508A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 呂鐵軍;曹亞帥
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426;H04B7/0456;H04B7/06;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
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1.本發明提供了一種在IRS輔助MIMO傳輸系統中用于克服過時CSI效應的雙時間尺度波束賦形方法；用于以下場景：BS和用戶設備之間的通信由IRS輔助增強；其中BS可以獲取用戶到BS以及用戶到IRS的過時CSI，BS根據統計CSI與過時CSI在大時間尺度優化IRS相移配置。

(1.1)基于過時CSI的收發結構設計：BS基于過時CSI，對時變信道執行SVD分解，以此指導BS執行傳輸波束賦形以及功率分配；為了抗過時CSI效應，BS在波束賦形之前發送導頻序列，以支持用戶設備據接收導頻估計出虛擬信道，從而執行ZF檢測傳輸信號。

(1.2)小時間尺度功率分配：基于雙時間尺度波束賦形策略，在每一個時間幀上利用不變的統計CSI只需配置一次IRS；在幀的剩余時間內的每個小時隙上根據過時CSI頻繁更新BS和用戶的波束賦形。

(1.3)大時間尺度IRS配置：在大尺度IRS配置方案下，我們的目標是最大化系統的AAR；通過改進的粒子群優化方法，可以得到最佳的IRS配置系數。

2.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(1.2)中，小時間尺度功率分配方案包括下列的操作內容：

(2.1)基于雙時間尺度波束賦形，構建系統的AAR最大化問題。給定IRS配置，在第t個時隙上，將AAR最大化問題轉化為小時間尺度功率分配問題；

(2.2)利用拉格朗日乘子法，引入松弛變量，可得到對應特定IRS配置下的功率閉式解。

3.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(3)進一步包括下列操作內容：

(3.1)為了解決關于大尺度IRS配置的AAR最大化問題，我們將該隨機優化問題轉化為確定性優化問題；

(3.2)為了解決該非凸的確定性優化問題，我們將其建模為PSO問題尋找IRS配置的最優解。首先，基于BS在一個時間幀內獲取的所有過時CSI樣本，并根據各個粒子計算對應的AAR；

(3.3)在適應度評估中，根據所提的mbs-PSO算法，引入小批次遞歸抽樣代理函數作為適應度函數，在每次迭代時更新適應度函數；

(3.4)在每次迭代中更新粒子的位置和速度，經過一輪迭代，更新粒子記錄的最佳位置和所有粒子的全局最優位置；

(3.5)重復步驟(3.3)-(3.4)，直到適應度函數值收斂。