[發明專利]一種可重構反射面輔助無線通信系統中反射系數設計方法

在審

• 申請號: 202210046887.2
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114465645A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 張文策;辛凱;夏景;鮑煦
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B17/336;H04B17/391;H04W24/02;H04W24/06
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本發明公開了一種可重構反射面輔助無線通信系統中反射系數設計方法。在可重構反射面輔助的通信系統下行鏈路，針對每一個用戶k(k＝1，…K)，設計信噪比(SNR)最優的反射系數Φ^opt?k；最優反射面反射系數其中β_k∈(0，1)代表第k個用戶的權重，選擇使得系統和速率最大化的反射系數。輸入可重構反射面與用戶和基站之間的信道矩陣、基站的發射功率以及用戶之間的權重即可得出優化過后的反射面反射系數。該方法與隨機反射系數設計方法相比，性能顯著提升。

技術領域

本發明涉及一種可重構反射面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)輔助無線通信系統中反射系數設計方法，能夠提升系統和速率，屬于無線通信技術領域。

背景技術

進入5G(The 5th Generation of Mobile Communication Systems，5G)時代以來科技發展更加迅速，人們對自動駕駛、遠程醫療、虛擬現實等技術有著越來越多的需求，到2020年5G和物聯網時代，網絡容量增加約為1000倍，服務至少500億臺無線通信設備。從通信領域看這其實是對數據傳輸速率提出了更高的需求，為了達到該需求，人們提出了大規模多輸入多輸出(Massive Multiple Input Multiple Output，Massive MIMO)方案、毫米波(Millimeter wave，mmWave)通信、超密集網絡(Ultra-Dense Network，UDN)等提升通信可靠性的方案但硬件成本和能量消耗仍是實際系統中的關鍵問題。比如采用大規模MIMO技術，部署具有大量天線的基站，因此需要大量的射頻鏈，這無疑會提升成本，再比如采用毫米波技術，因為毫米波帶寬大、波束窄，同時定向性強，所以信號易被遮擋，其次基站功耗高且覆蓋范圍小，需要部署大量的基站使得能耗和成本較高。

可重構反射面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)作為一項可以有效減少能耗且成本相對較低的技術近年來被研究人員廣泛關注。可重構反射面是由大量低成本無源器件所構成，由于可重構反射面是一種沒有專用功耗的無源設備，因此它被設想為提高未來蜂窩網絡頻譜效率和能量效率的一種綠色且具有成本效益的方案。具體來說，RIS是一個平面陣列，由大量的無源器件例如低成本的印刷偶極子組成，由與基站相連的控制器進行控制，其中可重構反射面中每個反射單元都能夠獨立地調整入射信號的相位從而協同改變反射信號的傳播。與傳統接收端和發射端不同的是，RIS有助于在不產生新信號的情況下進行信息傳輸，具有控制無線電傳播環境的能力。基站通過控制器適當的調整RIS的反射系數，可以在信號接收端處多添加一條反射鏈路以增強接收到信號的功率，同時也能在非信號接收端處反向設計相位以減少同信道干擾。不僅如此可重構反射面還保留了大規模MIMO系統中的所有優點，例如能夠將大量能量集中在三維空間中，為無線充電、遙感和數據傳輸鋪平了道路，因此可重構反射面被當作廣泛研究的對象。

發明內容

發明目的：關于對可重構反射面的研究大部分都是在于通過求解一系列復雜的優化問題來達到最大化系統和速率的目的，但是求解優化問題勢必會增加復雜度和運算時間，因此針對這些缺點，本發明提出一種可重構反射面輔助無線通信系統中反射系數設計方法，該方法簡單可行，能夠有效的減少計算時間，與可重構反射面隨機反射系數相比有著較為明顯的提升。

技術方案：一種可重構反射面輔助無線通信系統中反射系數設計方法，包含以下步驟：