[发明专利]基于可重构智能反射面的绿色通信方法

权利要求书

1.基于可重构智能反射面的绿色通信方法，该方法用于在智能反射面辅助的多输入单输出多用户下行链路通信系统，系统中具有M个天线的基站为K个单天线移动用户提供服务，基站和移动用户之间的直接链接会遭受阴影衰落，智能反射面部署在周围建筑物的外立面上，智能反射面具有N个反射元件，以通过提供虚拟链接来帮助基站克服从基站到用户不利的传播条件，定义κ:＝{1,2,...,K}和|κ|＝K表示用户的基数，令表示从基站到智能反射面的信道矩阵，表示从基站到用户k的直接链路信道矢量，表示从智能反射面到第k个用户的信道矢量；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、假设信道在合理的时间间隔内保持恒定，并且所涉及的所有信道的信道信息在基站和智能反射面处都是可以获得的，令表示以Ε{|z_k|²}＝1的方式向用户k发送数据信号，w_k为对应的有效波束成形矢量，在第k个用户接收的信号的参数y_k为：

其中是热噪声，向量是在基站的发射信号，表示为对角矩阵是具有反射效率参数η∈[0,1]且的智能反射面的相移矩阵，用户k的瞬时数据速率由香农容量R_k＝log₂(1+γ_k)建模；在用户k处接收到的信号干扰加噪声比定义为：

x表示为s_k是满足第k个用户满足Ε{|s_k|²}＝1的原始信号，p_k表示在基站处的发送功率，并且是预编码向量，基站处的发射功率应满足约束：

Ε{|x|²}＝tr(PW^HW)≤P_max

其中P_max是最大允许发射功率,

此时，用户k处的接收信号干扰噪声比表示为

以使智能反射面辅助多输入单输出系统的求和率最大化为目标，建立如下优化问题：

s.t.Ε{|x|²}＝tr(PW^HW)≤P_max

R₁:R₂:...:R_K＝ξ₁:ξ₂:...:ξ_K

其中R_k＝log(1+γ_k)，第一个约束表示以p^max为最大发送功率的基站的总发送功率的限制，第三个约束是用户速率比例约束，其中{ξ₁,ξ₂,...,ξ_K}是用于确保用户之间公平性的一组预定比例系数；

S2、优化问题建立后，多输入单输出多用户下行链路通信系统中，基站调整发射功率向智能反射面发送信号其中发射功率的计算公式为：

定义其中b_l(k),l(j)表示矩阵B的在(l(k),l(j))位置上元素，l(k)＝k+K(k-1)，μ_k是非负拉格朗日乘数，μ是{μ₁,μ₂,...,μ_K}的集合；

S3、智能反射面接受信号后，通过用户速率比例约束{ξ₁,ξ₂,...,ξ_K}用于确保用户之间公平性，智能反射面在对应的基站发射功率下通过智能反射面控制器调整智能反射面的元素的相移矩阵，相移矩阵的计算公式为：

其中l(n)＝n+N(n-1)，代表向量的第l(n)位置上的元素，y＝vec(Φ^-1)，定义则其中代表矩阵的伪逆；

S4、用户k接收到来自智能反射面的信号y_k，计算在用户k处接收到的信号干扰加噪声比，再通过R_k＝log(1+γ_k)计算出传输速率反馈给基站；

S5、基站根据用户k反馈的信息以及比例约束{ξ₁,ξ₂,...,ξ_K}再次调整不同用户的发射功率，智能反射面也根据基站发射功率的变化调整相移矩阵；

S6、反复进行步骤S3、S4，直到传输速率满足给定的比例约束{ξ₁,ξ₂,...,ξ_K}，最终实现传输资源根据用户的需求达到资源的合理分配。