[发明专利]RIS及其辅助OFDM通信系统的预编码方法和装置

说明书

本发明提供一种RIS以及RIS辅助OFDM通信系统的预编码方法和装置，每个RIS单元包括多个调控组件，一个调控组件用于调控OFDM通信系统的一个子载波分组的子载波相位和幅度，克服了宽带场景中现有有源RIS不能同时匹配所有子载波而导致性能损失的问题。RIS辅助OFDM通信系统的预编码方法和装置，构建RIS辅助OFDM通信系统的信道；基于信道，以基站和RIS的预编码矩阵为变量构建最大化RIS辅助OFDM通信系统的和速率的优化问题；求解优化问题，得到最优的基站预编码矩阵和RIS预编码矩阵。本发明有效提高RIS在宽带场景中对不同频点子载波信道的调控能力，提升RIS辅助OFDM通信系统的数据传输速率。

技术领域

本发明涉及无线移动通信技术领域，尤其涉及一种RIS以及RIS辅助OFDM通信系统的预编码方法和装置。

背景技术

近年来，新兴的智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）技术引起了无线通信界的广泛兴趣，正确的配置无源RIS元件的相移，来自基站的信号可以被灵活反射到各方向。由于无源RIS阵列增益高、成本低和功耗低，有望提高无线网络的容量和能效。尽管具备这些优势，但由于“乘性衰落”效应，无源RIS在具有强直接链接的场景中很难取得明显的收益，并且需要大量的RIS单元来补偿这种损失。为了解决这个问题，有源RIS的概念被提出，与仅被动反射信号的无源RIS不同，有源RIS通过额外集成反射型功率放大器来主动放大反射信号。

目前，尽管有源RIS已经在许多应用中得到研究，但现有工作基本只关注单载波调制的窄带场景。在多载波调制的宽带场景，由于宽带信道的频率选择性，有源RIS不能很好地同时匹配所有子载波，从而降低了频谱效率。

因此，如何补偿有源RIS在宽带场景中的性能损失是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种RIS以及RIS辅助OFDM通信系统的预编码方法和装置，以克服在宽带场景中现有有源RIS不能很好地同时匹配所有子载波而导致性能损失的问题。

第一方面，本发明提供一种RIS，所述RIS由众多以阵列方式排布的RIS单元组成；

所述RIS单元包括多个由相移电路和反射式放大电路组成的调控组件；

其中，一个所述调控组件用于调控OFDM通信系统的一个子载波分组中子载波的相位和幅度；

所述OFDM通信系统的子载波分组，是对所述OFDM通信系统中所有子载波按中心频点从小到大的顺序进行排列，并基于排列序列将所有子载波进行均匀分组得到的。

第二方面，本发明提供一种RIS辅助OFDM通信系统的预编码方法，所述方法包括：

构建所述RIS辅助OFDM通信系统的信道；

基于所述信道，以基站预编码矩阵和RIS预编码矩阵为变量对所述RIS辅助OFDM通信系统的和速率进行建模；

以所述和速率最大为目标，以基站发射功率和RIS反射功率不超过各自最大允许阈值为约束，构建优化函数；

对所述优化函数进行求解，得到最优基站预编码矩阵和最优RIS预编码矩阵。

根据本发明提供的RIS辅助OFDM通信系统的预编码方法，所述信道的表达式如下所示：

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所述的表达式如下：

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