[发明专利]一种智能反射面辅助的无线通信系统

权利要求书

1.一种智能反射面辅助的无线通信系统，包括智能反射面IRS、混合接入点H-AP和用户端，其中混合接入点设置N_T根天线，用于传输信号给用户，智能反射面配备M个反射单元，利用反射单元将来自混合接入点H-AP的信号反射传输给用户，用户端设置为K个配备单天线的无线设备，以接收来自混合接入点H-AP或者智能反射面传送的信号；

其中通过构建对下行阶段的混合接入点H-AP的能量波束成形、上行阶段的混合接入点H-AP的信息接收波束成形、智能反射面在能量和信息传输的相移和时间分配的联合优化问题P1来最大化上行信息传输速率，该联合优化问题表示为：

(P1)：

s.t.(1)，||f||＝1，

||w_i||＝1，and

其中，τ₀是用于能量传输的下行链路时间，τ₁＝T-τ₀是用于信息传输的上行链路时间，T是时间长度总和，Θ^D和Θ^U分别表示智能反射面在下行链路和上行链路的对角反射系数矩阵，对于′#′∈[D，U]，m∈{1，M}，κ_m∈(0，1]，表示智能反射面第m个反射单元的反射角度和相移，表示能量波束成形向量，混合接入点H-AP使用接收波束成形W＝[w₁，...，w_K]^H，||w_i||＝1接收信息，γ_i表示用户端的第i个无线设备在上行链路期间给混合接入点H-AP传输信息时的信号与干扰加噪声比，U表示上行，D表示下行，约束条件中的(1)表示τ₀+τ₁＝T。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，根据以下步骤求解所述联合优化问题：

求解以下的松弛问题P1.1来获得智能反射面能量和信息传输的最佳时间分配τ₁：

(P1.1)：

s.t.(1).

求解以下的松弛问题P1.2来获得混合接入点H-AP的接收信息的波束成形的最佳W值：

(P1.2)：

s.t.||w_i||＝1.

通过求解以下的松弛问题P1.3获得混合接入点H-AP的发送波束成形的最佳f：

(P1.3)：

s.t.||f||＝1

对智能反射面的相移参数Θ^#的优化转换为：

(P1.4)：

其中是混合接入点H-AP和智能反射面之间的有效信道获取量，表示混合接入点H-AP直接到第i个用户的信道向量，表示智能反射面直接到第i个用户的信道向量，表示混合接入点H-AP到智能反射面的信道矩阵，表示第i个用户到混合接入点H-AP的信道向量，表示第i个用户到智能反射面的信道向量，表示智能反射面到H-AP的信道矩阵，并且有Z＝Z^D＝Z^U。

3.根据权利要求2所述的无线通信系统，其特征在于，将问题P1.3进一步表示为问题P1.3.1：

(P1.3.1)：

s.t.||f||＝1.

其中，P表示混合接入点H-AP的发送功率，瑞利商有k个乘积项，并且对于对称矩阵E和G_i，如果ψ_i(w_i，Θ^#，τ_i)是对应于最大特征值ζ_i(w_i，Θ^#，τ_i)的特征向量，可知当f(w_i，Θ^#，τ_i)＝ψ_i(w_i，Θ^#，τ_i)时，第i个瑞利商γ_i(f)被最大化为ζ_i(w_i，Θ^#，τ_i)。