[發(fā)明專利]一種智能反射面輔助認知無線電系統(tǒng)資源分配優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210446428.3
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114828258A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 王保云;杜昊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 張玉紅

1.一種智能反射面輔助認知無線電系統(tǒng)資源分配優(yōu)化方法，該優(yōu)化方法基于智能反射面輔助認知無線電系統(tǒng)，所述無線電系統(tǒng)的主網絡包括一個多天線基站以及M個單天線用戶，用戶集合為M∈{1,2,...,M}，次網絡包括一個多天線基站以及K個單天線用戶，用戶集合為K∈{1,2,...,K}，其特征在于：所述資源分配優(yōu)化方法包括如下步驟：

步驟1：在所述認知無線電系統(tǒng)中建立系統(tǒng)模型，在所述系統(tǒng)模型中部署智能反射面，將基站發(fā)送信號反射到次要用戶端；

步驟2：通過步驟1中所建立的系統(tǒng)模型，得到次要用戶接受信號的表達式，其中包括所需要信號以及基站和其他用戶之間的干擾，進行下一步的分析；

步驟3：根據步驟2中接受信號的表達式，寫出信干噪比表達式，并且寫次要用戶的能量效率與頻譜效率表達式；

步驟4：根據次要用戶的能量效率約束、次要基站的最大的發(fā)送功率約束，智能反射面無源波束成形相移約束和次網絡對主網絡干擾約束，建立于基站上的波束成形矢量和智能反射面上的相移矩陣聯(lián)合優(yōu)化問題；

步驟5：采取基于交替優(yōu)化方法解決步驟4中建立的優(yōu)化問題：首先固定智能反射面的反射相移，優(yōu)化基站的發(fā)送波束成形，可以得到最佳的智能反射面相移矩陣；然后固定基站的發(fā)送波束成形，優(yōu)化智能反射面的反射相移，得到最佳的基站發(fā)送波束成形。

2.根據權利要求1所述一種智能反射面輔助認知無線電系統(tǒng)資源分配優(yōu)化方法，其特征在于：步驟1中所述系統(tǒng)由一個主網絡和一個次要網絡組成，所述主網絡包括一個主發(fā)送端和多個單天線主要用戶，次網絡包括一個次基站和多個單天線次要用戶，在所述系統(tǒng)中加入智能反射面。

3.根據權利要求1或2所述一種智能反射面輔助認知無線電系統(tǒng)資源分配優(yōu)化方法，其特征在于：所述智能反射面反射信號是全雙工發(fā)送信息且為無源器件。

4.根據權利要求1所述一種智能反射面輔助認知無線電系統(tǒng)資源分配優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟2中，第k位次要用戶的接受信號表達式為：

其中，H_D,I是主基站到智能反射面的信道增益，h_D,S,k是主基站到第k位次用戶的信增益，h_I,S,k是從智能反射面到第k位次用戶的信道增益，G_B,I是次基站到智能反射面的信道增益，g_B,S,k為次基站到第k位次用戶信增益，g_I,S,k為智能反射到第k位次用戶的信道增益，w_k是次基站發(fā)送信號的波束，a_k是第k位用戶接受的符號，q是主基站發(fā)送信號的功率，b_m是第k位次用戶接受的信號符號，為IRS對角相移矩陣，n₀～CN(0,σ²)為次要用戶接受的高新加性白噪聲。

5.根據權利要求4所述一種智能反射面輔助認知無線電系統(tǒng)資源分配優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟3根據接受信號表達式，將信干噪比定義為γ_S,k，并且寫次要用戶的能量效率與頻譜效率表達式，具體包括如下步驟：

步驟3-1、用戶k的信干噪比計算公式：

其中，為次要用戶所接受的信號功率，為次要用戶接收到主網絡的干擾功率，為次要用戶接收到次網絡其他用戶的干擾功率；

步驟3-2、定義能量效率為ε_S,k，則用戶k的能量效率表達式：

其中，R_s,k為次要用戶的信息速率，||w_k||₂為次要用戶接受到的信號功率；

步驟3-3、定義用戶的頻譜效率為η_S,k，則用戶k的頻譜效率表達式：

其中，R_s,k為次要用戶的信息速率，B為次要用戶與基站通信占用的帶寬。