[发明专利]基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及装置，基于智能反射面的D2D通信系统包括：小区用户、D2D通信对、基站以及在小区中设置的智能反射面；D2D通信对包括D2D发送端和D2D接收端；智能反射面设有多个反射元件，根据反射元件的精度和个数设计相移矩阵；包括获取小区用户吞吐量和D2D通信链路吞吐量；根据小区用户吞吐量和D2D通信链路吞吐量构建最大吞吐量优化模型；求解最大吞吐量优化模型的最优参数。本发明将智能反射面引入到D2D(Device‑to‑Device)通信系统中，并对基站的波束赋形、基站和D2D发送端的功率分配以及智能反射面的相移矩阵进行优化，在最大化D2D通信的吞吐量的同时保证蜂窝用户的通信质量。

技术领域

本发明属于D2D通信技术领域，具体涉及一种基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及装置。

背景技术

IRS由大量的无源反射元件构成，每个反射元件都能独立地使信号发生特定的幅值和相移变化，从而智能地配置无线传播环境。IRS 最早在多输出单输入(Muti-InputSingle-Output，MISO)无线通信系统中做基站发送功率最小化研究，半正定松弛法(Semidefinite Relaxation，SDR)被提出来用于优化IRS的相移矩阵。此后，大量的研究将IRS应用于各种无线通信场景，例如，利用IRS减小多小区间的干扰，提高小区边缘用户的通信质量，或者在无线携能通信系统中，提高无线通信设备的传输速率的同时扩大需要获取能量的无线传感器的工作范围。除此之外，通过部署IRS，移动边缘计算系统的延迟明显减小。在多播系统中，IRS的应用可以改善最坏情况下用户的信道条件从而提高系统性能。除此之外，IRS还能够用于提高物理层安全性能。

另一方面，D2D通信通过相邻设备间的直接通信缓解信道拥塞并减轻基站的负担。然而，要实现D2D通信，D2D发送设备对于与基站直接通信的小区用户的干扰必须减小到一定范围。相关技术中已公开一个IRS协助的D2D通信上行链路的通信系统，其设计的上行链路系统中，小区用户在上传数据至基站得同时对D2D接收端造成干扰，或是考虑了多对D2D对的情况。

但是IRS协助的无线通信系统中，IRS常用的场景多为MISO通信系统，即多天线基站的基站与单天线的用户设备进行通信，而IRS 起到反射信号从而增强无线通信系统通信质量的作用。而D2D技术使邻近设备直接通信的方法也能有效提高用户通信质量。现已有多种 IRS协助下的D2D通信系统，如IRS协助多对D2D进行通信，或者在系统中加入单天线的基站和小区用户，这些系统与实际应用还有一段距离。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法及装置，以解决现有技术中没有智能反射面的D2D通信以及现有系统与实际应用有一定差距的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种基于智能反射面的D2D通信吞吐量最大化的方法，基于智能反射面的D2D通信系统包括：小区用户、D2D通信对、基站以及在小区中设置的智能反射面；所述D2D通信对包括D2D发送端和D2D接收端；所述智能反射面设有多个反射元件，根据所述反射元件的精度和个数设计相移矩阵；其中，所述基站通过天线发射信号，所述信号通过直射信道与小区用户通信或经过所述智能反射面反射后通过反射信道与小区用户通信；所述D2D发送端发送的信号通过直射信道与D2D接受端通信或经过所述智能反射面反射后通过反射信道与D2D接受端通信；同时，基站发送的信号通过直射信道和反射信道对D2D接收端造成干扰；D2D发送端发送的信号也通过直射信道和反射信道对小区用户造成干扰；所述方法，包括：

获取小区用户吞吐量和D2D通信链路吞吐量；

根据小区用户吞吐量和D2D通信链路吞吐量构建最大吞吐量优化模型；

求解所述最大吞吐量优化模型的最优参数。

进一步的，所述小区用户吞吐量为：