[发明专利]基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统及方法

权利要求书

1.一种基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统，其特征在于，包括：基站、可重构反射超表面、控制模块和至少一个用户设备；

所述基站分别与所述可重构反射超表面和所述用户设备连接，所述基站用于将入射信号进行编码，得到基站编码信息，并分别向所述可重构反射超表面和所述用户设备发送所述基站编码信息；所述可重构反射超表面与所述用户设备连接；所述可重构反射超表面用于对所述基站编码信息进行模拟波束成形，得到超表面编码信息，并将所述超表面编码信息以定向波束的形式发射至所述用户设备；

所述控制模块与所述基站、所述可重构反射超表面和所述用户设备连接，所述控制模块用于根据所述基站与所述用户设备进行通信时的频谱信息、所述基站的功率分配信息和所述可重构反射超表面的波束成形信息构建优化模型，并以所述基站与所述用户设备之间的总数据速率最大为优化目标，对所述优化模型进行优化，得到最优变量信息，根据所述最优变量信息对所述基站和所述可重构反射超表面进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统，其特征在于，所述控制模块包括：

获取单元，与所述基站、所述可重构反射超表面和所述用户设备连接，用于获取所述频谱信息、所述功率分配信息和所述波束成形信息；

第一确定单元，与所述获取单元连接，用于根据所述频谱信息、所述功率分配信息和所述波束成形信息确定所述平均总数据速率；

第二确定单元，与所述获取单元连接，用于根据所述频谱信息确定第一约束条件；

第三确定单元，与所述获取单元连接，用于根据所述功率分配信息确定第二约束条件；

模型构建单元，分别与所述第一确定单元、所述第二确定单元和所述第三确定单元连接，用于根据所述系统总数据速率、所述第一约束条件和所述第二约束条件构建所述优化模型；

优化单元，与所述模型构建单元连接，用于以所述总数据速率最大为优化目标，采用迭代优化法对所述优化模型中的所述频谱信息、所述功率分配信息和所述波束成形信息进行优化，得到所述最优变量信息；所述最优变量信息包括：优化后的频谱信息、优化后的功率分配信息和优化后的波束成形信息；

配置单元，分别与所述优化单元、所述基站、所述可重构反射超表面和所述用户设备，用于根据所述最优变量控制所述基站、所述可重构反射超表面和所述用户设备之间的信息传输，以使所述平均总数据速率达到最大值。

3.根据权利要求2所述的基于可重构反射超表面的D2D通信系统，其特征在于，所述优化单元包括：

优化子单元，与所述模型构建单元连接，用于在所述频谱信息、所述功率分配信息和所述波束成形信息中任意两项优化变量不变的前提下，采用非凸优化算法对另一项优化变量进行优化。

4.一种基于RIS的OFDM通信频谱资源管理方法，其特征在于，包括：

控制基站对入射信号进行编码，得到基站编码信息，并分别向可重构反射超表面和用户设备发送所述基站编码信息；

利用所述可重构反射超表面对所述基站编码信息进行模拟波束成形，得到超表面编码信息，并将所述超表面编码信息以定向波束的形式发射至所述用户设备；

根据所述基站与所述用户设备进行通信时的频谱信息、所述基站的功率分配信息和所述可重构反射超表面的波束成形信息构建优化模型，并以所述基站与所述用户设备之间的总数据速率最大为优化目标，对所述优化模型进行优化，得到最优变量信息；

根据所述最优变量信息对所述基站和所述可重构反射超表面进行控制。