一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法技术方案

本发明专利技术公开了一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法。本发明专利技术能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，降低整个系统的能耗。先根据用户、RIS、AP三者之间的路径损耗，再计算每个AP和RIS组合的优先级，然后根据优先级和阈值，为服务用户选择AP和RIS组合。所提出的AP和RIS联合选择方法，能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，有效降低整个系统的能耗。的能耗。的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法


[0001]本专利技术涉及通信
，特别涉及一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，降低整个系统的能耗。

技术介绍

[0002]5G蜂窝网通信系统中的基站广泛采用了集中式大规模MIMO技术。随着用户对系统需求的进一步提升，基站密度也被提高以进一步提升网络容量，但小区间干扰随之增大，这将限制网络容量的持续提升。近年来提出的无小区大规模MIMO(cell
‑
free massive MIMO)技术可较好地解决上述小区间干扰问题，从而大幅提高网络容量。
[0003]同时，未来的物联网通信中，高成本和高功耗是不可忽视的问题。一方面，无小区大规模MIMO部署大量的分布式基站意味着高成本和高功耗；另一方面，物联网通信存在着大量的更换电池难度大的传感器设备，而高层建筑等障碍物会降低通信的信道稳定性。为了增强信道稳定性，传感器需要增大传输功率，而这会大幅度降低传感器的工作寿命。
[0004]智能反射表面RIS是解决物联网中能耗问题的关键。RIS是一种由大量超材料单元构成的无源阵列，它可以灵活部署；RIS以很低的功耗和成本有效控制每一个反射元素的反射相位系数，从而改变入射信号的传播方式，使得有用信号在接收端正向增强，无用的干扰信号在接收端反向消除，从而以尽可能低的能耗传输信息。基于此情况，RIS可以取代无小区网络中的部分AP，进而提高网络容量和降低功耗。并且，以用户为中心，每个用户可以选择自己的AP和RIS组合子集，在提高网络容量的情况下，进一步降低功耗。
[0005]因此，本专利技术中，提出一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，为用户灵活、高效的选择服务AP和RIS提供可行的解决方案。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0008]步骤1、对于一个有L个接入点AP、R个智能反射表面RIS和K个用户的RIS辅助的无小区大规模MIMO系统，通过计算参数为用户U
j
评估系统可用的AP和RIS组合的优先级，参数计算公式如下：
[0009][0010]其中，ω＝0表示不存在直接链路，ω＝1表示存在直接链路；A
i
代表第i个AP，R
r
代表第r个RIS，U
j
代表第j个用户；i＝1,2,
……
L，r＝1,2,
……
R,j＝1,2,
……
K。代表接入点A
i
和用户U
j
之间的路径损耗，代表智能反射表面R
r
和用户U
j
之间的路径
损耗，代表接入点A
i
和智能反射表面R
r
之间的路径损耗，N代表每个智能反射表面RIS的元件个数；代表接入点A
i
和用户U
j
之间的距离，代表接入点A
i
和智能反射表面R
r
之间的距离，代表智能反射表面R
r
和用户U
j
之间的距离；γ1是AP和用户之间的路径损耗指数，γ2是RIS和用户之间的路径损耗指数γ3是AP和RIS之间的路径损耗指数；
[0011]步骤2、根据RIS辅助的无小区大规模MIMO系统的性能需求，设置阈值。
[0012]步骤3、对于典型用户U
j
，根据步骤1中选择使最大的AP和RIS组合，作为用户的服务AP和RIS。
[0013]步骤4、根据设定的阈值判断是否继续为典型用户U
j
选择AP和RIS。
[0014]根据公式2，判断是否继续为典型用户U
j
选择AP和RIS，如果满足公式2，则不再为典型用户U
j
选择AP和RIS组合；否则，回到步骤3，继续为典型用户U
j
选择公式1中最优的组合，其中已经被选择的AP和RIS组合不允许再次被选择。
[0015][0016]其中，δ>0,是表示用户U
j
在下行链路的总接收功率的占比的阈值。表示已经被选择的用于服务用户U
j
的AP与RIS组合的集合。Q
all
表示系统中所有AP与RIS组合的集合。
[0017]本专利技术有益效果如下：
[0018]本专利技术能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，降低整个系统的能耗。先根据用户、RIS、AP三者之间的路径损耗，再计算每个AP和RIS组合的优先级，然后根据优先级和阈值，为服务用户选择AP和RIS组合。所提出的AP和RIS联合选择方法，能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，有效降低整个系统的能耗。
附图说明
[0019]附图1是实施例1中RIS辅助的无小区大规模MIMO通信系统模型；
[0020]附图2是实施例1中多用户的AP和RIS选择示意图，不同圆代表每个用户选择的在该圆内部的RIS和AP；
[0021]附图3是本专利技术实施例实现步骤的流程图。
具体实施方式
[0022]根据本专利技术的基本构思，在为RIS辅助的无小区大规模MIMO通信系统中的某一个参考用户选择服务AP和RIS时，根据附图3的流程，首先确定每个用户的可用的RIS和AP组合的选择优先级。依据系统性能需求，设置选择的阈值，然后为每个用户选择服务AP和RIS。如图1
‑
3所示，根据本专利技术的一种RIS辅助的无小区大规模MIMO通信系统中的AP和RIS联合选择方法，具体步骤如下：
[0023]步骤1、对于一个有L个AP(接入点)、R个RIS(智能反射表面)和K个用户的RIS辅助
的无小区大规模MIMO系统，通过计算参数为用户U
j
评估系统可用的AP和RIS组合的优先级，参数计算公式如下：
[0024][0025]其中，ω＝0表示不存在直接链路，ω＝1表示存在直接链路；A
i
代表第i个AP，R
r
代表第r个RIS，U
j
代表第j个用户；i＝1,2,
……
L，r＝1,2,
……
R,j＝1,2,
……
K。
[0026]代表接入点A
i
和用户U
j
之间的路径损耗，代表智能反射表面R
r
和用户U
j
之间的路径损耗，代表接入点A
i
和智能反射表面R
r
之间的路径损耗，N代表每个智能反射表面RIS的元件个数；代表接入点A
i
和用户U
j
之间的距离，代表接入点A
i<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、通过计算评估RIS辅助通信系统可用的接入点AP和智能反射表面RIS组合的优先级；步骤2、根据RIS辅助的无小区大规模MIMO系统的性能需求，设置阈值；步骤3、根据获得的优先级选择使AP和RIS组合，作为用户的服务AP和RIS；步骤4、根据设定的阈值判断是否继续为典型用户U
j
选择AP和RIS。2.根据权利要求1所述的一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，其特征在于，步骤1具体方法如下：对于一个有L个接入点AP、R个智能反射表面RIS和K个用户的RIS辅助的无小区大规模MIMO系统，通过计算参数为用户U
j
评估系统可用的AP和RIS组合的优先级，参数计算公式如下：其中，ω＝0表示不存在直接链路，ω＝1表示存在直接链路；A
i
代表第i个AP，R
r
代表第r个RIS，U
j
代表第j个用户；i＝1，2，......L，r＝1，2，......R，j＝1，2，......K；代表接入点A
i
和用户U
j
之间的路径损耗，代表智能反射表面R
r
和用户U
j
之间的路径损耗，代表接入点A
i
和智能反射表面R
r
之间的路径损耗，N代表每个智能反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：许方敏，付敬朝，王越，胡志蕊，曹海燕，何美霖，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：