[發明專利]一種基于STAR-RIS輔助的共生無線電傳輸方法

有效

• 申請號: 202310147515.3
• 申請日: 2023-02-22
• 公開（公告）號: CN116033461B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 呂斌;周超;齊婷
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W52/24;H04B7/145
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊欣怡

本發明公開了一種基于STAR?RIS輔助的共生無線電傳輸方法，包括：采集基站、主用戶PU、次用戶SU以及STAR?RIS之間的信道數據、設計基站波束成形向量和STAR?RIS反射和傳輸系數矩陣，并基于基站發射功率函數，構建基站發射功率最小化問題，計算使基站發射功率最小的基站波束成形向量、STAR?RIS反射和傳輸系數矩陣；本發明提出聯合優化基站發射波束成形和STAR?RIS反射和傳輸系數的方法，在滿足系統正常通信要求的情況下，可以大大減少基站的發射功率消耗，同時滿足硬件限制下的耦合相位要求。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種基于STAR-RIS輔助的共生無線電傳輸方法。

背景技術

在第六代移動通信（6G）中，物聯網設備的大規模覆蓋對能量、頻譜等資源提出了更高的要求。共生無線電（Symbiotic?Radio，SR）作為一種高能效、高頻譜利用率、低成本的技術，是未來物聯網（Internet-of-Things，IoT）領域中一種有前景的技術。SR通信網絡旨在建立主系統傳輸和次系統傳輸間的互惠共生關系，使得主系統傳輸和次系統傳輸同時達到能量效率和頻譜效率要求。由于反向散射信息傳輸經歷雙衰落信道，一方面對于主系統性能增強有限，另一方面也限制了次系統的性能。智能反射面(ReconfigurableIntelligent?Surface,?RIS)?輔助的共生通信系統不僅可以改善信道環境，提升系統性能，而且可以作為次用戶發射機，通過被動地調整每個元件的入射信號實現次用戶信息的傳輸。由于傳統的RIS只能實現信號的反射，這就要求用戶和基站部署在RIS的同側，限制了RIS的應用場景和設備的部署靈活性。引入同時傳輸和反射可重構智能表面（Simultaneously?transmitting?andreflecting?RIS，?STAR-RIS），通過信號的反射和傳輸實現空間的全覆蓋，大大提升了設備部署的靈活性。

發明內容

本發明目的：在于提供一種基于STAR-RIS輔助的共生無線電傳輸方法，在滿足譯碼主用戶信號的最小傳輸速率和譯碼次用戶信號的最小信噪比的要求以及STAR-RIS耦合相位的限制下，最小化基站處發射功率。

為實現以上功能，本發明設計一種基于STAR-RIS輔助的共生無線電傳輸方法，目標區域中存在共生無線電傳輸系統，包括基站、次用戶SU、至少一個主用戶PU，在次用戶SU和主用戶PU之間設置STAR-RIS，所述STAR-RIS為同時傳輸和反射可重構智能反射面，STAR-RIS具有若干個元件，每個元件包括反射元件和傳輸元件，STAR-RIS將目標區域劃分為R區和T區，所述R區為反射區，T區為傳輸區，基站和各主用戶PU位于STAR-RIS的R區，次用戶SU位于STAR-RIS的T區，執行如下步驟S1-步驟S3，獲得最小化的基站發射功率，完成無線電傳輸：

步驟S1：獲取從基站到各主用戶PU的信道數據、從基站到次用戶SU的信道數據、從基站到STAR-RIS的信道數據、從STAR-RIS到各主用戶PU的信道數據、從STAR-RIS到次用戶SU的信道數據、基站波束成形向量、STAR-RIS反射和傳輸系數矩陣；

步驟S2：基于步驟S1所獲得的各信道數據、基站波束成形向量、STAR-RIS反射和傳輸系數矩陣，構建基站發射功率函數；

步驟S3：基于基站發射功率函數，構建基站發射功率最小化問題，并計算使基站發射功率最小的基站波束成形向量、STAR-RIS反射和傳輸系數矩陣。

有益效果：相對于現有技術，本發明的優點包括：

本發明設計了一種基于STAR-RIS輔助的共生無線電傳輸方法，其中STAR-RIS能夠協助傳輸主用戶信號，有效提升主系統性能；此外，STAR-RIS可以作為次用戶信號發射機，傳輸次用戶信息，實現共生通信；同時STAR-RIS的空間全覆蓋特性使得設備部署更加靈活；本發明的方法提出面向STAR-RIS相位耦合限制的解決方法，該方案還適用于STAR-RIS無相位耦合限制的場景。

附圖說明