[发明专利]基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统及方法，其中系统包括有可重构反射超表面；基站分别与可重构反射超表面和用户设备连接，所述基站将入射信号进行编码，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；可重构反射超表面与所述用户设备连接，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。本发明采取的可重构反射超表面作为传输天线，可重构反射超表面上接收到的信号能够直接反射到用户设备上，没有额外的硬件功耗产生，从而降低了功耗损失，提高了通信链路的质量。

技术领域

本发明涉及无线通讯技术技术领域，特别是涉及一种基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统及方法。

背景技术

移动设备的数量爆炸式增长，引发了未来无线系统对高速且无缝数据服务的迫切需求，无线信道对无线多媒体业务的需求日益增长。然而，由于无线信道的时间色散特性，高速数据通信受到码间干扰的严重限制。为解决这一问题，正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)系统发展成为一种应用广泛的多载波系统。OFDM技术的原理是将一个高速率的数据流分割成多个低速率的数据流，然后这些数据流在多个正交子载波上同时传输。随着低速率并行流中符号持续时间的增加，由多径延迟扩展引起的时间分散的相对量减小。此外，应用OFDM系统，码间干扰几乎可以被完全消除从而提供可靠和高速率的数据通信。

但是现有技术中，对于OFDM系统多是采用传统天线进行目标信号的增强，依赖于传统天线例如相控阵天线发射的散射波进行信号的传输，这就不可避免的会带来高功耗的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统及方法，利用可重构反射超表面(Reconfigurable intelligent surface，RIS)，可重构反射超表面上接收到的信号直接反射到用户设备上，没有额外的硬件功耗产生，从而降低了功耗损失，提高了通信链路的质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于RIS的OFDM通信频谱资源管理系统，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。

优选地，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；