一种MISO通信系统设计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种MISO通信系统设计方法及装置，MISO通信系统包括发射端AP、智能反射表面IRS及接收端用户UE，MISO通信系统设计方法包括步骤，通过离散布谷鸟天线选择算法选择发射端AP的表面天线，选出发射端AP到端用户UE对应的直达路径信噪比最大的N

【技术实现步骤摘要】
一种MISO通信系统设计方法及装置


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其是指一种MISO通信系统设计方法及装置。

技术介绍

[0002]随着5G无线网络的大力发展，无线网络中接入的设备大量增加。然而，无线网络中的硬件成本以及能耗的增加仍然是未解决的关键问题。智能反射面(Intelligent Reflecting Surface，IRS)作为一种近年提出的一种新兴的技术，通过大量低成本的无源反射元件构成，每个元件都能够独立地对入射信号产生幅度和/或相位变化，从而协同实现三维反射。同时，智能反射面不需要发射射频链，因此其可以降低硬件成本和能耗。但是，只用智能反射面，系统的发射端射频链数量并不能减少。因此，为了在不增加射频链路的基础上提高系统的性能，我们提出了将天线选择技术与IRS结合的一种MISO通信系统设计方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种MISO通信系统设计方法，旨在提高用户接收信噪比。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种MISO通信系统设计方法，MISO通信系统包括发射端AP、智能反射表面IRS 及接收端用户UE，MISO通信系统设计方法包括步骤，
[0005]S10、通过离散布谷鸟天线选择算法选择发射端AP的表面天线，选出发射端AP到接收端用户UE对应的直达路径信噪比最大的N
S
根天线；
[0006]S20、根据选择出来的N
S
根天线，发射端AP发射信号经智能反射面和直达路径，得到用户端UE的接收信噪比。
[0007]进一步的，步骤S10具体包括：
[0008]S11、随机生成N
S
个可能的天线子集其中T
n
代表其中的一个可能天线子集，同时算出这些可能天线子集对应的用户信噪比其中w是波束成形向量，采用最大比传输方案P
t
是发射功率，σ2是噪声功率，h
d
是发射端AP到接收端用户UE之间的信道；
[0009]S12、使用全局搜索策略来更新天线子集为全局搜索策略表达式为其中α是步长因子，是点乘运算，∈是符合莱维分布的随机步长，是子集T中的某个集，算出更新后的T
′
对应的用户信噪比
[0010]S13、比较F
n
与F
′
n
，如果F
n
＜F
′
n
，则将T
n
替换为T
′
n
；
[0011]S14、使用局部搜索策略来更新天线子集为局部搜索策略表达式为其中是子集T中的某个解，γ、ε是服从均匀分
布的随机数，h(p
‑
ε)是跳跃函数，p是抛弃现有解的概率，是子集T中的除了的某个集；
[0012]S15、比较F
n
与F
″
n
，如果F
n
＜F
″
n
，则将T
n
替换为T
″
n
；
[0013]S16、最后经过N
S
次迭代后，选择T中对应信噪比最大的T
n
作为最后的结果。
[0014]进一步的，步骤S12中，还包括将全局搜索策略来更新天线子集的值进行向下取整，以将小数替换掉，并对同一子集中的天线索引进行重新随机选值，以去除重复的天线索引。
[0015]进一步的，步骤S14中，还包括将局部搜索策略来更新天线子集的值进行向下取整，以将小数替换掉，并对同一子集中的天线索引进行重新随机选值，以去除重复的天线索引。
[0016]进一步的，步骤S20中，接收端用户UE的接收信噪比的计算公式如下：
[0017][0018]s.t.w
H
w＜P
t
[0019]|V
m
|＝1，m＝1，...，M
[0020]采用最大传输方案得到最后采用SDR算法得到最终的接收端用户UE的接收信噪比，其中，发射端AP到智能反射表面IRS、智能反射表面IRS到接收端用户UE、发射端AP到接收端用户UE之间的信道分别表示为：G、h
r
、h
d
；M为智能反射表面IRS的反射单元的数量，P
t
是发射功率。
[0021]本专利技术的另一个技术方案为一种MISO通信系统设计装置，MISO通信系统包括发射端AP、智能反射表面IRS及接收端用户UE，MISO通信系统设计装置包括，
[0022]天线选择模块，用于通过离散布谷鸟天线选择算法选择发射端AP的表面天线，选出发射端AP到接收端用户UE对应的直达路径信噪比最大的N
S
根天线；
[0023]信噪比计算模块，用于根据选择出来的N
S
根天线，发射端AP发射信号经智能反射面和直达路径，得到用户端UE的接收信噪比。
[0024]进一步的，天线选择模块具体包括：
[0025]天线子集生成单元，用于随机生成N
S
个可能的天线子集其中T
n
代表其中的一个可能天线子集，同时算出这些可能天线子集对应的用户信噪比其中w是波束成形向量，采用最大比传输方案P
t
是发射功率，σ2是噪声功率，h
d
是发射端AP到接收端用户UE之间的信道；
[0026]全局搜索单元，用于使用全局搜索策略来更新天线子集为全局搜索策略表达式为其中α是步长因子，是点乘运算，∈是符合莱维分布的随机步长，是子集T中的某个集，算出更新后的T
′
对应的用户信噪比
[0027]第一比较单元，用于比较F
n
与F
′
n
，如果F
n
＜F
′
n
，则将T
n
替换为T
′
n
；
[0028]局部搜索单元，用于使用局部搜索策略来更新天线子集为局部搜索策略表达式为其中是子集T中的某个解，γ、ε是服从均匀分布的随机数，h(p
‑
ε)是跳跃函数，p是抛弃现有解的概率，是子集T中的除了的某个集；
[0029]第二比较单元，用于比较F
n
与F
″
n
，如果F
n
＜F
″
n
，则将T
n
替换为F
″
n
；
[0030]迭代单元，用于最后经过N
S
次迭代后，选择T中对应信噪比最大的T
n
作为最后的结果。
[0031]进一步的，全局搜索单元中，还包括将全局搜索策略来更新天线子集的值进行向下取整，以将小数替换掉，并对同一子集中的天线索引进行重新随机选值，以去除重复的天线索引。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MISO通信系统设计方法，其特征在于：MISO通信系统包括发射端AP、智能反射表面IRS及接收端用户UE，MISO通信系统设计方法包括步骤，S10、通过离散布谷鸟天线选择算法选择发射端AP的表面天线，选出发射端AP到端用户UE对应的直达路径信噪比最大的N
S
根天线；S20、根据选择出来的N
S
根天线，发射端AP发射信号经智能反射面和直达路径，得到用户端UE的接收信噪比。2.如权利要求1所述的MISO通信系统设计方法，其特征在于：步骤S10具体包括：S11、随机生成N
S
个可能的天线子集其中T
n
代表其中的一个可能天线子集，同时算出这些可能天线子集对应的用户信噪比其中w是波束成形向量，采用最大比传输方案P
t
是发射功率，σ2是噪声功率，h
d
是发射端AP到接收端用户UE之间的信道；S12、使用全局搜索策略来更新天线子集为全局搜索策略表达式为其中α是步长因子，是点乘运算，∈是符合莱维分布的随机步长，是子集T中的某个集，算出更新后的T
′
对应的用户信噪比S13、比较F
n
与F
′
n
，如果F
n
＜F
′
n
，则将T
n
替换为T
′
n
；S14、使用局部搜索策略来更新天线子集为局部搜索策略表达式为其中是子集T中的某个解，γ、ε是服从均匀分布的随机数，h(p
‑
ε)是跳跃函数，p是抛弃现有解的概率，是子集T中的除了的某个集；S15、比较F
n
与F
″
n
，如果F
n
＜F
″
n
，则将T
n
替换为T
″
n
；S16、最后经过N
S
次迭代后，选择T中对应信噪比最大的T
n
作为最后的结果。3.如权利要求2所述的MISO通信系统设计方法，其特征在于：步骤S12中，还包括将全局搜索策略来更新天线子集的值进行向下取整，以将小数替换掉，并对同一子集中的天线索引进行重新随机选值，以去除重复的天线索引。4.如权利要求3所述的MISO通信系统设计方法，其特征在于：步骤S14中，还包括将局部搜索策略来更新天线子集的值进行向下取整，以将小数替换掉，并对同一子集中的天线索引进行重新随机选值，以去除重复的天线索引。5.如权利要求4所述的MISO通信系统设计方法，其特征在于：步骤S20中，接收端用户UE的接收信噪比的计算公式如下：s.t.w
H
w＜P
t
|V
m
|＝1，m＝1，...，M采用最大传输方案得到最后采用SDR算法得到最终的接收端用户UE的接收信噪比，其中，发射端AP到智能反射表面IRS、智能反射表面IRS到接收端用户UE、发射端AP到接收端用户UE之间的信道分别表示为：G、h
r
、h
d
；M为智能反射表面IRS的反射单元的数量，P
t
是发射功率。6.一种MISO通信系统设计装置，其特征在于：MISO通信系统包括发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张沛昌，夏商，黄磊，赵博，钱恭斌，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：