[发明专利]基于同步透射反射智能表面同步信号增强及干扰抑制方法

权利要求书

1.一种基于同步透射反射智能表面同步信号增强及干扰抑制方法，其特征在于，方法应用于一种基于同步透射反射可重构智能表面STAR-RIS的无线通信系统，系统包括：基站₁、小区1、用户_1，c、用户_1，e、STAR-RIS₁、STAR-RIS₂、基站₂、小区2、用户_2，c和用户_2，e；

所述STAR-RIS₁包括：RIS₁控制器和RIS₁面板，RIS₁控制器控制RIS₁面板，RIS₁面板上的RIS元素数量用L₁表示；

所述STAR-RIS₂包括：RIS₂控制器和RIS₂面板，RIS₂控制器控制RIS₂面板，RIS₂面板上的RIS元素数量用L₂表示；

用户_1，c表示小区1内的中心用户c，用户_1，e表示小区1内的边缘用户e，用户_2，c表示小区2内的中心用户c，用户_2，e表示小区2内的边缘用户e；

基站₁分别与用户_1，c和用户_1，e之间的信道为有效信道，基站₂分别与用户_1，c和用户_1，e之间的信道为干扰信道，干扰信道经过STAR-RIS₂分别与用户_1，c和用户_1，e之间的信道为透射信道，有效信道经过STAR-RIS₁分别与用户_1，c和用户_1，e之间的信道为反射信道；

该方法具体包括以下步骤：

步骤S1、将有效信道增益、干扰信道增益、反射信道增益和透射信道增益均发送至RIS₁控制器和RIS₂控制器，使RIS₁控制器和RIS₂控制器获取全部的信道增益信息；

步骤S2、假设基站₁、用户_1，c、用户_1，e、基站₂、用户_2，c和用户_2，e均为单天线，采用非正交多址接入技术，用户_1，c和用户_1，e共享相同的时域、频域和码域资源，用户_2，c和用户_2，e共享相同的时域、频域和码域资源，则用户_1，c接收到的有效信号表示为：

；

上式中，表示基站₁到用户_1，c的大尺度衰落，表示基站₁到用户_1，c的小尺度衰落，表示基站₁的发射功率，表示基站₁-STAR-RIS₁-用户_1，c的反射大尺度衰落，表示STAR-RIS₁-用户_1，c的反射小尺度衰落，表示STAR-RIS₁的反射矩阵，表示基站₁到STAR-RIS₁的小尺度衰落矩阵；

用户_1，c接收到的干扰信号表示为：

；

上式中，表示基站₂到用户_1，c的大尺度衰落，表示基站₂到用户_1，c的小尺度衰落，表示基站₂-STAR-RIS₂-用户_1，c的透射大尺度衰落，表示基站₂的发射功率，表示STAR-RIS₂-用户_1，c的透射小尺度衰落，表示STAR-RIS₂的透射矩阵，表示基站₂到STAR-RIS₂的小尺度衰落矩阵；

用户_1，c接收到的信号表示为：

；

上式中，为加性高斯白噪声；

步骤S3、根据用户_1，c接收到的干扰信号，利用STAR-RIS₂的透射信号抑制用户_1，c接收到的干扰，相应的干扰抑制问题定义为：

；

上式中，表示基站₂到用户_1，e的大尺度衰落，表示基站₂到用户_1，e的小尺度衰落，表示基站₂-STAR-RIS₂-用户_1，e的透射大尺度衰落，表示STAR-RIS₂-用户_1，e的透射小尺度衰落，表示STAR-RIS₂的透射幅度系数，表示STAR-RIS₂的透射相位系数；

其中P1和P2分别是小区1内的中心用户c和边缘用户e的优化问题，透射幅度系数约束（P1a）描述了STAR-RIS₂的幅度特性，透射相位系数约束（P1b）描述了STAR-RIS₂的相位特性，假设相位特性连续理想可控；

以消除每一个用户接收到的干扰为目标，因此RIS₂控制器首先生成干扰矩阵为：

；

为了设计STAR-RIS₂的透射幅度系数和透射相位系数，需要生成STAR-RIS₂的等效透射矩阵，表达式如下所示：

；

其中：表示基站₂到第l个RIS元素的小尺度衰落，表示基站₂-第l个RIS元素-用户_1，c的透射信道增益，表示基站₂-第l个RIS元素-用户_1，e的透射信道增益；

为了计算STAR-RIS₂的透射矩阵，需要生成STAR-RIS₂的透射幅度和透射相位向量，表达式如下所示：

；

故STAR-RIS₂的透射幅度和透射相位向量设计为：

；

步骤S4、当小区1中的用户接收到的干扰被抑制后，利用STAR-RIS₁的反射信号增强小区1中用户接收到的有效信号，相应的信号增强问题定义为：

其中P3是小区1内的中心用户c的优化问题，反射幅度系数约束（P3a）描述了STAR-RIS₁的幅度特性，反射相位系数约束（P3b）描述了STAR-RIS₁的相位特性，假设相位特性连续理想可控；表示STAR-RIS₁的反射幅度系数，表示STAR-RIS₁的反射相位系数；

以加强小区1内的中心用户c接收到的有效信号为目标，因此在RIS₁控制器首先生成等效反射信道，表达式如下所示：

其中表示基站₁到第l个RIS元素的小尺度衰落，表示第l个RIS元素到用户_1，c的反射小尺度衰落；

为了使用户接收到的有效信号最大化，P3中STAR-RIS₁的反射幅度和反射相位向量设计为，表达式如下所示：

；

其中：为取相位；

步骤S5、当STAR-RIS₁和STAR-RIS₂完成上述P1、P2和P3后，用户收到的干扰被抑制，且有效信号被提高，故基于此设计，小区1内的中心用户c收到的等效信号为，表达式如下所示：

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