【技术实现步骤摘要】
智能反射面辅助无线通信系统的波束成形设计方法
本专利技术属于无线通信
，具体为一种基于梯度下降算法的智能反射面辅助无线通信系统的波束成形设计方法。
技术介绍
近年来，移动数据流量的爆炸式增长对无线通信系统的性能提出了更高的要求。为了解决这一问题，第五代移动通信技术已经标准化。然而，在第五代移动通信技术的标准化过程中，还没有一种使能技术能够满足所有的应用需求。这就需要一种全新的通信范式来提高通信性能，特别是在物理层。智能反射面(IntelligentReflectingSurface：IRS)作为一种新兴的物理层通信技术能够提高无线通信系统的频谱效率和能量效率。已有的研究表明，智能反射面可以有效地控制反射信号的波前，例如相位、振幅、频率甚至极化，从而提高无线通信系统的频谱效率和能量效率。对于智能反射面辅助的无线通信系统，为了使其获得更优的通信性能，需要对其进行发射与反射联合波束成形设计。针对非凸信噪比约束和无源移相器信号单位模约束下的联合发射与反射波束成形设计问题，Wu和Zhang在文献Q.WuandR.Zhan...
【技术保护点】
1.一种智能反射面辅助无线通信系统的波束成形设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/n其一、基于智能反射面的无线通信系统模型：/n在系统模型中，具有N个反射单元的智能反射面被部署用来协助具有M根天线的基站与单天线用户之间的通信；用对角阵
【技术特征摘要】
1.一种智能反射面辅助无线通信系统的波束成形设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
其一、基于智能反射面的无线通信系统模型：
在系统模型中，具有N个反射单元的智能反射面被部署用来协助具有M根天线的基站与单天线用户之间的通信；用对角阵来表示智能反射面对信号的操作，其中参数θi∈[0，2π)表示第i个反射单元的相移；假设信道服从瑞利块衰落，并且信道的实现是随机的且在块间是独立的，记基站与用户、基站与智能反射面以及智能反射面与用户之间的信道分别为以及直传信道hd和级联信道hIRS＝Ghr均服从复高斯分布，其中矩阵Cd和CIRS为协方差矩阵；
用和分别描述基站端和用户端的硬件损伤，并且考虑下行链路，协方差矩阵γBS和方差vUE分别为：
vUE＝κUE(1+κBS)tr(X)(2)
其中，κBS和κUE分别表示基站端和用户端硬件损伤程度的比例系数，表示基站所发送的信号，矩阵X为：
智能反射面的硬件损伤则建模为相位噪声；第i个反射单元的相位噪声记为Δθi，其服从[-π，π)上的零均值随机分布，即且其概率密度函数是关于均值对称的；智能反射面对信号的实际操作为：
在下行链路中，用户所接收到基站发来的信号为：
其中，表示智能反射面辅助的无线通信系统的整体信道，表示服从复高斯分布的加性噪声；
其二、发射波束成形设计：
基站所发送的信号x＝wBSxBS，其中xBS服从复高斯分布wBS为单位波束成形向量；由公式(5)得到接收信噪比为：
根据所建立的硬件损伤模型，公式(6)中这一项重写为：
同理，公式(6)中和vUE这两项分别重写为：
将公式(7)-(9)代入公式(6)，得到：
公式(10)中的矩阵D为：
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