[发明专利]一种基于全向智能超表面的通信系统设计方法

说明书

本发明公开了一种基于全向智能超表面的通信系统设计方法，包括：步骤1，构建以通信系统总功耗最小化为优化目标的优化问题模型；所述通信系统为基于全向智能超表面的通信系统；步骤2，对步骤1中构建的优化问题模型，设置约束条件；约束条件包括：用户最小速率约束、全向智能超表面的相移约束以及分配时隙长度约束；步骤3，对设置约束条件后的优化问题模型进行求解，得到最小化系统总功耗的优化方案。本方法在满足所有用户最低速率要求的情况下，能够降低系统总功耗，实现通信区域的全向覆盖，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种通信系统设计方法，特别是一种基于全向智能超表面的通信系统设计方法。

背景技术

未来第六代无线通信网络将实现“智慧连接”、“深度连接”、“全息连接”、“范在连接”，而这一愿景的实现要求通信网络能够满足“千亿设备的连接能力”、“光纤般的接入速率”、“‘零’延时的体验”，这些对下一代通信网络提出了新的、巨大的挑战。智能超表面是一种新的无线通信技术，是一种无源器件，具有低功耗、全频带响应特性、易部署等特性，被认为是解决未来无线通信网络所面临困难的最具前景的技术之一。

现有对智能超表面技术的研究仅考虑了用户和基站均分布在智能超表面同一侧的情况，即：智能超表面仅能够反射来自基站或者用户的信号，而对于分布在智能超表面背面的用户，则无法实现通信覆盖。因此，传统的智能超表面仅能够实现半通信区域的覆盖，无法实现通信区域的360°全向覆盖。基于此，本发明提出了一种基于全向智能超表面的通信系统设计方法，并以最小化系统总功耗为目标进行系统优化。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于全向智能超表面的通信系统设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于全向智能超表面的通信系统设计方法包括以下步骤：

步骤1，构建以通信系统总功耗最小化为优化目标的优化问题模型；所述通信系统为基于全向智能超表面的通信系统；

步骤2，对步骤1中构建的优化问题模型，设置约束条件；约束条件包括：用户最小速率约束、全向智能超表面的相移约束以及分配时隙长度约束；

步骤3，对设置约束条件后的优化问题模型进行求解，得到最小化系统总功耗的优化方案。

本发明步骤1中所述的全向智能超表面应用于上行通信链路中，用户在全向智能超表面的辅助下与基站进行通信。

步骤1中所述的全向智能超表面的每个单元均有两种工作模式，即：反射模式和透射模式；其中，在反射模式下，每个单元均能够反射入射信号；在透射模式下，入射信号能够穿过全向智能超表面的单元进行传输；全向智能超表面采用时隙切换协议工作，设存在两个时隙，分别为时隙1和时隙2；在时隙1中，全向智能超表面的所有单元均工作在反射模式下，所覆盖的通信区域为反射区域；在时隙2中，全向智能超表面的所有单元均工作在透射模式下，所覆盖的通信区域为透射区域。

步骤1中所述的优化问题模型如下：

其中，(p₁+p₂)为系统总功耗，p_k为用户k的发射功率，t_k为时隙k的长度，为全向智能超表面第m个单元在时隙k的相移。

本发明步骤2中所述的约束条件包括：

约束条件1：

约束条件2：

约束条件3：t₁+t₂＝1,0＜t₁＜1,0＜t₂＜1