[發明專利]面向切換性能的6G智能超表面網絡配置方法

在審

• 申請號: 202210766126.4
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115209423A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 張鴻濤;魏皓琰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W36/00;H04W36/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了面向切換性能的6G智能超表面網絡配置方法。在所述方法中，通過統計智能超表面網絡的固定參數，并作為平均網絡切換概率估計算法的輸入參數；考慮有限的小區內IRS單元總數和典型的用戶移動速度，面向網絡切換性能，以最小化網絡平均切換概率為優化目標，通過合理的網絡模型建模，獲得平均網絡切換概率的估計方法，比較不同的每個IRS單元個數N和對應IRS部署密度下的網絡平均切換概率的估計值，獲得面向切換性能的6G智能超表面網絡最佳配置參數，即每個IRS單元個數N和對應的IRS部署密度，最小化網絡切換次數，減少網絡切換開銷。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及未來第五代移動通信(Beyond 5thgeneration，B5G)和第六代移動通信(6th Generation,6G)中,面向切換性能的6G智能超表面網絡配置方法。

背景技術

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,簡稱IRS)成為一種有前途的應用于未來網絡的新技術，用于通過軟件控制的反射來重新配置無線傳播環境。具體而言，IRS是一種超表面，由大量低成本無源反射元件組成，每個元件都能夠獨立地將振幅和/或相位變化加入到入射信號，從而協同實現細粒度三維反射波束成形。與發射器/接收器現有的無線鏈路適配技術形成鮮明對比的是，IRS通過高度可控和智能的信號反射主動修改它們之間的無線信道。因此，這提供了一個新的自由度，以進一步增強無線通信性能，并能夠實現智能和可編程的無線環境。由于IRS消除了發射前端的使用，并且僅在短距離內運行，因此可以以可擴展的成本和低能耗進行密集部署，而無需在無源IRS之間進行復雜的干擾管理。IRS的增益還可以體現在減少切換次數，然而目前卻缺少以最佳切換性能為目標的IRS網絡配置方法。

發明內容

本發明提出面向切換性能的6G智能超表面網絡配置方法，該方法中，首先統計智能超表面網絡的固定參數，包括基站的密度、小區內最多可分配的智能超表面(IRS)單元個數，IRS服務距離，信道路損因子，載波頻率，用戶的典型速度；然后考慮用戶在典型速度下用戶在基站之間的切換，以網絡平均切換概率的概率為關鍵指標，根據指標和每個IRS上單元個數的關系情況，考慮典型用戶速度下最小化切換概率的IRS配置參數，最后得到最佳的每IRS單元個數和IRS部署密度，從而完成面向切換性能的6G智能超表面網絡配置。

本發明的面向切換性能的6G智能超表面網絡配置方法包括一下步驟：

步驟200，統計智能超表面網絡的固定參數，包括基站的密度、小區內最多可分配的智能超表面(IRS)單元個數，IRS服務距離，信道路損因子，載波頻率，用戶的典型平均速度。

考慮在一種IRS輔助的多小區無線網絡，在估計用戶切換概率時，將基站的位置建模為二維泊松點過程，每個基站配置了相同的發射功率，將IRS的位置也建模為二維泊松點過程；在平面內選擇隨機位置的典型用戶進行分析，每個IRS配備了N個反射單元，并聯合基站共同為用戶提供傳輸，考慮有限的IRS服務距離D，典型用戶最初連接到最近基站和IRS(如果IRS存在于D的距離內)。

考慮小區內可分配的IRS單元個數有限，最大的小區內可分配單元總數記為N_c；所以，為確定每塊IRS的最佳單元數和最佳IRS密度，需要統計網絡的其他必要參數，包括：IRS服務距離，記為D；信道路損因子，記為α；載波頻率，記為f_c；用戶典型平均速度，記為v；基站的密度，記為λ_b；作為切換概率估計算法的輸入參數。

步驟210，結合網絡參數，計算最大小區內可分配單元總數約束下的不同IRS單元數和IRS密度的典型用戶單位時間的切換概率。

為了量化IRS、基站級聯鏈路的反射增益，對于原服務基站的鏈路，考慮具IRS反射波束成形的信道增益模型，原基站的IRS增益Γ_o(d)如式(1)為：