[发明专利]一种基于可重构全息超表面的用户配对方法及系统

权利要求书

1.一种基于可重构全息超表面的用户配对方法，其特征在于，所述用户配对方法包括：

对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合；

根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率；所述可重构全息超表面为基站与用户通信过程中所用的天线；

根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数，并对所述目标分配函数进行求解得到用户配对方案；所述用户配对方案为所述待配对的多个用户的匹配结果；

其中，所述根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率具体包括：

根据可重构全息超表面对应的天线参数，建立每一所述匹配组合对应的全息波束成形矩阵；

根据所述全息波束成形矩阵和所述匹配组合内每一用户对应的传输信道矩阵，计算每一所述匹配组合对应的数字波束成形矩阵；

根据所述全息波束成形矩阵、所述传输信道矩阵和所述数字波束成形矩阵，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率；

所述根据可重构全息超表面对应的天线参数，建立每一所述匹配组合对应的全息波束成形矩阵具体包括：

对于每一所述匹配组合，确定所述匹配组合内每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位；

根据所述每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位建立辐射振幅矩阵；

根据所述辐射振幅矩阵建立全息波束成形矩阵；

所述根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数具体包括：

其中，l＝1，2，...，L；j＝1，2，...，L；L为待配对的多个用户的数量；R^l_，j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的通信数据速率；x^l_，^j为代表用户l和用户j是否匹配上的置换单元。

2.根据权利要求1所述的用户配对方法，其特征在于，所述可重构全息超表面包括两个馈源。

3.根据权利要求1所述的用户配对方法，其特征在于，所述根据所述每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位建立辐射振幅矩阵具体包括：

根据所述每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位，利用振幅计算公式计算所述可重构全息超表面中每一超材料辐射单元的辐射振幅；

根据所述每一超材料辐射单元的辐射振幅建立辐射振幅矩阵。

4.根据权利要求3所述的用户配对方法，其特征在于，所述振幅计算公式具体包括：

其中，M_m,n为所述可重构全息超表面中第m行第n列的超材料辐射单元的辐射振幅，m＝1，2，...，M′，M′为所述可重构全息超表面中超材料辐射单元的行数；n＝1，2，...，N，N为所述可重构全息超表面中超材料辐射单元的列数；k_f为所述可重构全息超表面中目标波在自由空间传播的传播矢量；为用户l相对于所述可重构全息超表面的方位；r_m,n为所述可重构全息超表面中第m行第n列的超材料辐射单元的位置矢量；k_s为所述可重构全息超表面中参考波在表面传播的传播矢量；为所述可重构全息超表面中第1个馈源到第m行第n列的超材料辐射单元的距离矢量；为用户j相对于所述可重构全息超表面的方位；为所述可重构全息超表面中第2个馈源到第m行第n列的超材料辐射单元的距离矢量。

5.根据权利要求1所述的用户配对方法，其特征在于，所述根据所述全息波束成形矩阵和所述匹配组合内每一用户对应的传输信道矩阵，计算每一所述匹配组合对应的数字波束成形矩阵具体包括：

其中，V为用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束成形矩阵；Q为中间矩阵，M为用户l和用户j组成的匹配组合对应的全息波束成形矩阵，H_l为用户l对应的传输信道矩阵，H_j为用户j对应的传输信道矩阵；P为对角矩阵。