[发明专利]一种基于交替迭代的最大化接收功率的波束成形方法

权利要求书

1.一种基于交替迭代的最大化接收功率的波束成形方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、在智能反射镜辅助中继网络的系统中，发送端和接收端分别具有1根天线，中继具有M根天线，智能反射镜具有N个无源反射元件，在中继和智能反射镜帮助下，发射端与接收端进行通信；

步骤2、在第一时隙中，确定发射端到中继、发射端到智能反射镜、智能反射镜到中继的信道，并确定中继接收波束成形向量和第一时隙智能反射镜相移矩阵Θ₁的表达式，中继对接收信号进行接收波束成形处理，得到转化后的接收信号以及中继的第一时隙速率R_r；

步骤3、在第二时隙中，确定中继到接收端、中继到智能反射镜、智能反射镜到接收端的信道，并确定中继发射波束成形向量u_t和第二时隙智能反射镜相移矩阵Θ₂的表达式，中继对接收信号进行解码，再对发射信号进行发射波束成形处理后，得到接收端接收信号、接收端第二时隙速率R_d；

步骤4、在第二个时隙中，中继、智能反射镜和接收端组成一个三点智能反射镜辅助网络，参考三点智能反射镜辅助网络相关资料获得中继发射波束成形向量u_t，第二时隙智能反射镜相移矩阵Θ₂和第二时隙速率R_d；

步骤5、建立第一时隙的优化问题，分别固定中继接收波束成形向量和第一时隙智能反射镜相移矩阵Θ₁，对优化问题进行拉格朗日函数求解，得到第一时隙智能反射镜相移矩阵Θ₁和中继接收波束成形向量

步骤6、基于最大化接收功率的准则，交替迭代第一时隙智能反射镜相移矩阵Θ₁和中继接收波束成形向量直至达到收敛条件，此时第一时隙速率R_r达到最大化，同时将第一时隙速率R_r和第二时隙速率R_d进行比较，获得智能反射镜辅助解码转发中继无线网络的系统速率R_s。

2.根据权利要求1所述的基于交替迭代的最大化接收功率的波束成形方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：

在第一时隙中，发射端到中继、发射端到智能反射镜、智能反射镜到中继的信道分别为h_sr∈C^M×1、h_si∈C^N×1和H_ir∈C^M×N，中继接收波束成形向量和第一时隙智能反射镜相移矩阵分别为和θ₁₁,...,θ_1N为第一时隙中第一个…第N个智能反射镜元件的相移；n_r为中继接收噪声，服从均值为0，方差为的高斯分布；中继对接收信号进行接收波束成形处理后，转化后的接收信号y_r为：

中继速率为：

其中，为中继噪声功率，I_M为M维单位矩阵，P_s为发射端发射信号的功率，s为发射端发射的信号，tr{}为矩阵的迹。

3.根据权利要求2所述的基于交替迭代的最大化接收功率的波束成形方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：

在第二时隙中，中继到接收端、中继到智能反射镜、智能反射镜到接收端的信道分别为和中继发射波束成形向量和第二时隙智能反射镜相移矩阵分别为u_t∈C^M×1和θ₂₁,...,θ_2N为第二时隙中第一个…第N个智能反射镜元件的相移；中继对接收信号进行解码，再对发射信号进行发射波束成形处理后，接收端接收信号y_d为：

接收端速率为：

其中，P_r为中继端发射信号的功率，n_d为接收端接收噪声，为接收端噪声功率。