[发明专利]反射面辅助的设备到设备通信系统设计方法

权利要求书

1.反射面辅助的设备到设备通信系统优化方法，其特征在于，所述系统包括N个D2D设备对、K个蜂窝用户、一个基站以及一个智能反射面，K≥N；智能反射面包含M个无源反射单元及一个与其相连的控制器，所述控制器用于动态调整每个反射单元的反射系数，以改变反射信号的幅度和相位，实现有用信号增强和链路间干扰抑制；

在系统中，每个蜂窝用户的信道正交，一个D2D设备对至多复用一个蜂窝用户的频率资源，且一个蜂窝用户至多与一个D2D设备对共享频率资源，令第k个蜂窝用户CU_k向基站BS发送的信号表示为s_k，第n个D2D发送设备TX_n向D2D接收设备发送的信号表示为x_n，k≤K，n≤N，则基站接收到来自蜂窝用户的有用信号、来自复用相同频段的D2D发送设备的干扰信号、以及来自反射面的反射链路信号，基站处的接收信号为：

其中，为CU_k的发送功率，为TX_n的发送功率，表示CU_k到BS的信道，表示TX_n到BS的信道，表示反射面到BS的信道，表示CU_k到反射面的信道，表示TX_n到反射面的信道，表示反射面的反射系数矩阵，α_m∈[0,1]和β_m∈[0,2π)分别表示第m个反射单元的幅度和相移角度，ρ_k,n是频率复用指示因子，当第n个D2D对复用第k个蜂窝用户的资源时，ρ_k,n＝1；否则，ρ_k,n＝0；w_B表示基站处的功率为σ²的零均值加性高斯白噪声；

D2D接收设备接收到来自相应D2D发送设备的有用信号、来自共享相同频段的蜂窝用户的干扰信号、以及来自反射面的反射链路信号，第n个D2D接收设备RX_n处的接收信号为：

其中，表示RX_n到RX_n的信道，表示CU_k到RX_n的信道，表示反射面到RX_n的信道，w_n表示RX_n处的功率为σ²的零均值加性高斯白噪声；

通过将干扰信号视为噪声进行解码，获得有用信号；

D2D设备对与蜂窝用户配对、发送设备功率分配、以及反射面被动式波束赋形的联合优化方法具体为：

为最大化系统的和速率，联合优化频率复用指示因子ρ_k,n、D2D发送设备的发送功率和CU的发送功率以及反射面的反射系数矩阵Φ为目标，建立优化问题如下：

其中，第一个约束条件为第n个D2D设备对的最小SINR约束，第二个约束条件为第k个蜂窝用户的最小SINR约束，第三个约束条件表示一个D2D设备对至多能复用一个蜂窝用户的频率资源，第四个约束条件表示一个蜂窝用户至多能与一个D2D设备对共享频率资源，第五个约束条件为D2D设备发送功率的非负约束和峰值约束，第六个约束条件为蜂窝用户发送功率的非负约束和峰值约束，第七个约束为反射单元的幅度范围约束，第八个约束为反射单元的相移范围约束；通过求解优化问题，得到D2D发送设备的发送功率和CU的发送功率以及反射面的反射系数矩阵Φ。

2.根据权利要求1所述的反射面辅助的设备到设备通信系统优化方法，其特征在于，优化问题的求解方法为：

采用启发式的D2D设备对与蜂窝用户配对方案，具体是：对于任意D2D链路n，选择使得取最大值的蜂窝用户k进行配对，得到频率复用指示因子ρ_k,n；再通过迭代算法对优化问题求解从而得到D2D发送设备的发送功率和CU的发送功率以及反射面的反射系数矩阵Φ。