[发明专利]基于全息超表面天线的多小区通信干扰消除系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于可重构全息超表面天线的多小区通信干扰消除系统及方法，所述多小区通信干扰消除系统覆盖C个小区；所述多小区通信干扰消除系统包括C个基站，且每个所述基站均装有可重构全息超表面天线；在每个小区中均安装一个所述基站；其中，标定基站与所述标定基站所在小区内的M个用户进行通信；所述标定基站与所述标定基站所在小区内的M个用户分配资源以多小区之间的通信干扰消除。本发明可以有效消除D2D链路对蜂窝网络造成不可避免的干扰，同时通过迭代算法提高用户总传输速率，满足高数据速率的要求。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于全息超表面天线的多小区通信干扰消除系统及方法。

背景技术

近年来，随着移动设备和智能终端的不断发展，未来无线网络对数据流量的需求急剧增长。为了满足快速增长的数据流量需求，实现无缝通信，D2D技术被认为是一种很有前景的解决方案。在D2D通信中，用户之间可以直接通信，而无需通过基站(BS)转发。由于用户之间传输距离短，D2D通信可以降低能耗，在紧急情况下提供预警，提升用户的QoS(quality of service)需求。一般情况下，允许D2D链路与蜂窝链路共享上行频谱，可以缓解频谱不足的问题。然而，共享频谱会使得D2D链路对蜂窝网络造成不可避免的干扰，对蜂窝网络的通信质量造成严重影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于全息超表面天线的多小区通信干扰消除系统及方法，在消除D2D链路对蜂窝网络造成不可避免的干扰的同时，提高用户总传输速率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于可重构全息超表面天线的多小区通信干扰消除系统，所述多小区通信干扰消除系统覆盖C个小区；所述多小区通信干扰消除系统包括C个基站，且每个所述基站均装有可重构全息超表面天线；在每个小区中均安装一个所述基站；其中，标定基站与所述标定基站所在小区内的M个用户进行通信；所述标定基站与所述标定基站所在小区内的M个用户分配资源以多小区之间的通信干扰消除，所述标定基站为C个基站中的任意基站；所述资源包括传输子信道和功率。

可选的，所述可重构全息超表面天线包括馈源、平行板波导以及超材料辐射单元阵列；所述超材料辐射单元阵列包括多个超材料辐射单元；所述超材料辐射单元阵列在所述平行板波导的表面上；

所述馈源发出电磁波，所述电磁波在所述平行板波导上以表面波的形式进行传播，所述超材料辐射单元通过连续改变各自电源的偏置电压，对传播至各个所述超材料辐射单元的电磁波的辐射振幅进行连续调节，从而使各个所述超材料辐射单元辐射出能量不同的电磁波，最终叠加为方向可连续调节的电磁波。

可选的，每个所述超材料辐射单元上均设置有多个PIN二极管，

通过调节控制每个超材料辐射单元上的多个PIN二极管的开关状态，来对传播至所述超材料辐射单元上电磁波的辐射振幅进行调节。

可选的，第c个小区第m个用户接收到的信号是由第c个小区第m个用户想要接收到的信号、第c个小区内用户间的干扰信号、C个小区间的干扰信号以及第c个小区第m个用户接收的高斯白噪声组成的。

一种基于可重构全息超表面天线的多小区通信干扰消除方法，包括：

保持全息波束成形矩阵与子信道分配方案不变，优化功率分配方案；

基于优化后的功率分配方案和所述全息波束成形矩阵，优化子信道分配方案；

保持所述优化后的功率分配方案和优化后的子信道分配方案，优化全息波束成形矩阵。

可选的，所述保持全息波束成形矩阵与子信道分配方案不变，优化功率分配方案，具体包括：

保持全息波束成形矩阵与子信道分配方案不变，求解功率分配问题，得到优化后的功率分配方案。