[发明专利]IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化方法及装置

权利要求书

1.一种IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构建智能反射面IRS辅助的双向解码转发中继网络的系统模型，第一时隙中继处于多址接入阶段；

步骤2、在第一时隙中继接收端，通过最大化最小速率构造优化问题；

步骤3、将优化问题转化为凸问题并通过CVX求解，然后通过高斯随机化法获得最终的优化相位。

2.根据权利要求1所述的IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化方法，其特征在于，步骤3之后还包括：

步骤4、通过和速率-智能反射面反射单元数量的仿真结果，对相位优化结果进行验证。

3.根据权利要求1所述的IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化方法，其特征在于，步骤1所述构建智能反射面IRS辅助的双向解码转发中继网络的系统模型，第一时隙中继处于多址接入阶段，具体如下：

假设源和目标配1根天线，智能反射面有N个反射单元，中继配M根天线；

第一时隙中继处于多址接入阶段，中继收到信号表达式是

式中，P_S和P_D分别为源和目标的发射功率；h_SR、H_IR、h_SI、h_DR、h_DI分别代表源到中继、智能反射面到中继、源到智能反射面之间、目标到中继、目标到智能反射面的信道，Θ为智能反射面的相位矩阵；x_S、x_D为源和目标发射的信号；w_R为中继处的高斯白噪声。

4.根据权利要求1所述的IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化方法，其特征在于，步骤2所述在第一时隙中继接收端，通过最大化最小速率构造优化问题，具体如下：

接下来描述优化问题用到的转换和第一时隙的速率公式：

为了方便第一时隙速率公式的表达，首先将相移矩阵与信道矩阵的乘积进行等式变换

diag(h_SI)θ＝Θh_SI，diag(h_DI)θ＝Θh_DI

进一步进行以下定义：

因此得到第一时隙中源到中继的表达式和目标到中继的表达式：

接下来先描述最大化最小速率：

5.根据权利要求1所述的IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化方法，其特征在于，步骤3所述将优化问题转化为凸问题并通过CVX求解，然后通过高斯随机化法获得最终的优化相位，具体如下：

通过凸优化转换和进行放松秩1的约束，步骤2的优化问题转换为

式中t代表中最小的值，代表矩阵的第n行第n列的元素,tr()代表矩阵的迹，代表是正定矩阵，所有特征值大于0；

通过CVX解得最优然后用高斯随机化法获得最终的优化相位θ^★：

式中代表中的前N个元素都除以第N+1个元素。

6.一种IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化装置，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于构建智能反射面IRS辅助的双向解码转发中继网络的系统模型，第一时隙中继处于多址接入阶段；

优化问题构建模块，用于在第一时隙中继接收端，通过最大化最小速率构造优化问题；

优化问题求解模块，用于将优化问题转化为凸问题并通过CVX求解，然后通过高斯随机化法获得最终的优化相位。

7.根据权利要求6所述的IRS辅助的双向解码转发中继网络中最大化最小速率的相位优化装置，其特征在于，所述模型构建模块，具体如下：

假设源和目标配1根天线，智能反射面有N个反射单元，中继配M根天线；第一时隙中继处于多址接入阶段，确定中继收到信号表达式。