基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法，基于IRS辅助CF

【技术实现步骤摘要】
基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法。

技术介绍

[0002]去蜂窝大规模多进多出(CF
‑
mMIMO，CellFree massiveMultiple InputMultiple Output)系统引入了“以用户为中心”的网络理念，使得用户可以被周围的大量接入点(AP，Access Point)服务,解决了传统蜂窝网络中蜂窝间干扰严重的问题，成为第六代(6G，Sixth Generation)移动通信中的关键技术之一。随着AP数量的增加，也会无可避免的带来大量的能量消耗以及回程网络开销，降低系统的能量效率。为了解决CF
‑
mMIMO中大量部署AP带来的能量消耗大的问题，智能反射表面(IRS，IntelligentReflecting Surface)作为6G移动通信中关键技术之一得以广泛研究和应用。IRS不同于传统的放大转发中继，它不具备接收和发射功能，只具备反射入射信号的功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法，其特征在于，包括以下步骤:构建IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统模型，包括均配备了N个天线的M个接入点，K个单天线用户，R个IRS，IRS的相移参数设置为离散并获取IRS各单元相移可取的离散集合确定IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统模型的WSR最大化问题P1，具体为：将所有接入点的预编码矩阵和所有IRS的相移矩阵作为决策变量，以WSR最大化为优化目标，限定每个接入点到所有用户的预编码向量绝对值之和不能超过接入点的预编码向量绝对值阈值，限定IRS各单元相移为离散集合中的元素作为WSR最大化问题P1；通过对WSR最大化问题P1依次进行拉格朗日对偶转换、二次变换得到优化问题P2；基于流形的无源波束赋形算法求解得到优化问题P2的低复杂度解，所述基于流形的无源波束赋形算法具体包括：将IRS各单元相移可取的离散集合放松至连续的可行域使优化问题P2的约束条件形成了一个流形基于流形构建一个流形空间，根据莱曼梯度更新搜索方向，得到迭代的下一个解，直到算法收敛得到优化问题P2的低复杂度解。2.根据权利要求1所述的基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法，其特征在于，所述获取IRS各单元相移可取的离散集合具体表达式为：其中，θ
r,u
代表第r个IRS的第u个单元的相移，l表示IRS每个单元的比特数，L＝2
l
表示IRS每个单元可以配置的量化等级。3.根据权利要求1所述的基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法，其特征在于，所述构建IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统模型过程中，根据接入点到第k个用户的等效信道和预编码向量确定第k个用户的信干噪比SINR
k
，具体表达式为：其中，表示M个接入点到第k个用户的等效信道，表示M个接入点到第k个用户的预编码向量，表示M个接入点到第i个用户的预编码向量，σ2代表噪声分布的方差。4.根据权利要求1所述的基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法，其特征在于，所述WSR最大化问题P1的具体表达式为：P1:P1:
其中，决策变量表示所有接入点的预编码矩阵，决策变量表示所有IRS的相移矩阵，表示所有IRS的相移矩阵，表示第k个用户的权重，SINR
k
表示第k个用户的信干噪比，w
m,k
表示第m个接入点到第k个用户的预编码，表示接入点集合，θ
r,u
表示第r个IRS的第u个单元的相移，表示IRS集合，表示IRS的单元集合，ρ
max
代表每个接入点最大的下行传输能量，表示θ
r,u
可取的离散集合。5.根据权利要求4所述的基于流形的IRS辅助去蜂窝大规模MIMO系统波束赋形方法，其特征在于，所述通过对WSR最大化问题P1依次进行拉格朗日对偶转换、二次变换得到优化问题P2，具体包括：通过拉格朗日对偶转换方法，将P1解耦为：P1.1:P1.1:P1.1:其中，目标函数γ＝[γ1,γ2,
…
,γ
K
]
T
为引入的K维辅助变量，为引入的K维辅助变量，表示M个接入点到第k个用户的等效信道，表示M个接入点到第k个用户的预编码向量，表示M个接入点到第i个用户的预编码向量；通过二次变换，将P1.1简化得到P1.2:P1.2:其中其中q
i,k
(Θ)＝a
i,k
+θ
H
b
i,k
，μ
k
＝η
k
(1+γ
k<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王同，李俊豪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：