[发明专利]一种有源智能反射表面辅助通信系统模式选择方法

权利要求书

1.一种有源智能反射表面ARIS辅助通信系统模式选择方法，其特征在于，所述ARIS辅助通信系统包括发射端、能够选择开启或关闭放大模式的ARIS以及接收端；所述模式选择包括ARIS开启放大模式的辅助通信模式和ARIS关闭放大模式的辅助通信模式，具体方法步骤包括：

步骤1：在上一通信时隙末，获取发射端-ARIS、ARIS-接收端的路径损耗，发射端的发射功率，ARIS引入的热噪声功率和接收端处的噪声功率；

步骤2：获取ARIS反射单元阈值Δ；

步骤3：在当前通信时隙初，根据ARIS反射单元面积和Δ的比较结果，进行ARIS模式设置：当ARIS反射单元面积小于阈值Δ时，ARIS开启放大模式，否则ARIS关闭放大模式；

步骤4：在当前通信时隙末，重复上述步骤，直至通信结束。

2.根据权利要求1所述的一种有源智能反射表面辅助通信系统模式选择方法，其特征在于，步骤1中，所述的发射端-ARIS、ARIS-接收端之间的信道系数均服从于瑞丽衰落模型。

3.根据权利要求1所述的一种有源智能反射表面辅助通信系统模式选择方法，其特征在于，步骤2中，所述的ARIS反射单元阈值Δ的计算公式如下：

其中，P^max表示ARIS开启放大模式时发射端最大的发射功率，表示ARIS最大的反射功率，表示ARIS关闭放大模式时发射端最大的发射功率；N表示ARIS反射单元的数量，μ_h、μ_g分别表示发射端-ARIS、ARIS-接收端之间的路径损耗，σ²分别表示ARIS引入的热噪声功率和接收端处的噪声功率。

4.根据权利要求3所述的一种有源智能反射表面辅助通信系统模式选择方法，其特征在于，所述的ARIS反射单元阈值Δ是使得ARIS开启、关闭放大模式时接收端的最大信噪比相等的反射单元的面积。

5.根据权利要求4所述的一种有源智能反射表面辅助通信系统模式选择方法，其特征在于，ARIS开启放大模式时接收端的最大信噪比的获取步骤如下：

步骤201：当ARIS开启放大模式时，ARIS反射系数矩阵ARIS引入热噪声Φz，接收端的接收信号表示为：

其中，β和θ_n分别表示反射单元的放大因子和相移，服从复高斯分布，I_N表示N×N的单位矩阵，0_N表示N×1的零向量，P表示发射端的发射功率，x表示发射端的发射信号，g、h分别表示发射端-ARIS、ARIS-接收端之间的信道，l～CN(0,σ²)表示接收端处的噪声；

步骤202：受限于发射端和ARIS的功率约束，建立以下优化问题以最大化接收端的信噪比SNR_ARIS：

步骤203：利用拉格朗日乘数法对优化问题进行求解，P、θ_n的最优解分别为：

其中，h_n、g_n分别表示h、g的第n个子信道，∠表示子信道的相移；

代入||Φh||²＝β²Nμ_hS_n得到β的最优解：

其中，S_n为ARIS第n个反射单元的面积；

步骤204：根据大数定律，当N→∞时，

||gΦ||²＝β²Nμ_gS_n；代入优化问题得到接收端的信噪比最大为：