[發明專利]IRS輔助MIMO系統的優化方法、存儲介質及系統

有效

• 申請號: 202111423304.5
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114039632B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 王亞軍;史創奇
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種IRS輔助MIMO系統的優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：設定基站配置數據，定義用于數據傳輸的發射天線數N、信號向量S_N、直接和間接信道，以及反射相移θ_i∈[0,2π],i＝1,2,...N_r，N_r為IRS的無源反射元件數量；

S2：定義系統有效信道H_eff：

S3：以發射端和接收端之間空間路徑的總增益最大為準則，以系統傳輸效率最大化為目標函數建立優化問題模型；

S4：對優化問題模型進行簡化，并采用半定松弛法放松優化問題模型的約束條件；

S5：采用線性ADMM算法求解優化問題模型，將目標函數用泰勒展開近似替代，消除其中一個變量的迭代過程中矩陣的逆運算。

2.根據權利要求1所述的IRS輔助MIMO系統的優化方法，其特征在于，所述步驟S3中，建立的優化問題模型如下：

s.t.Θ＝β·diag(v^*)

|v(i)|＝1,i＝1,2,...,N_r

式中，且與IRS的反射矩陣v相互獨立，H_r為IRS到接收端的信道，M為發射端到IRS的信道，v(i)為反射矩陣v中的第i項，H_d為發射端到接收端的信道，N_b為接收端的天線數，β為每個反射元件的振幅。

3.根據權利要求2所述的IRS輔助MIMO系統的優化方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

S4.1：令應用引入相關矩陣T到所述步驟S3中的優化問題模型中：

令x＝[t·v^H,t]^H，t為一個滿足且|t|＝1的輔助變量，使得步驟S3中的優化問題模型可以簡化為：

s.t.|u(i)|＝1,i＝1,2,...,N_r+1,u＝x

其中λ_min(T)為T的最小特征值，N_r為IRS中無源反射元件數量，u(i)為u中的第i項；

S4.2：引入一個優化變量X＝xx^H，且滿足X＞0,rank(X)＝1，采用半定松弛法放松所述步驟S4.1中的約束條件，可得簡化后的優化問題模型：

4.根據權利要求3所述的IRS輔助MIMO系統的優化方法，其特征在于，所述步驟S5中，ADMM算法獲得的迭代策略為：

u^k+1＝∠(x^k-ρ^-1v'^k)

其中ρ和λ均為正參數，為與優化問題模型中的約束條件對應的拉格朗日乘數。

5.一種存儲介質，存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被設置為運行時實現根據權利要求1至4任一項所述的IRS輔助的MIMO系統的波形束優化方法。

6.一種IRS輔助的MIMO系統，包括IRS、發射端、接收端及用于控制所述IRS的控制器，其特征在于，所述控制器包括根據權利要求5所述的存儲介質。