【技术实现步骤摘要】
一种叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模MIMO系统上行传输方法
[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体而言，尤其涉及一种叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模MIMO系统上行传输方法。
技术介绍
[0002]自2019年，5G系统在全球范围开启商用以来，它经过不断优化，已经逐渐趋于完善。为了同步前瞻未来信息社会的通信需求，学术界和工业界已将研究目光聚焦在6G通信系统的研发，其中6G系统对于频谱效率、能量效率和连接数密度等方面要求远超5G系统。为了满足上述通信需求，需要部分成熟通信技术的支撑，如大规模多输入多输出(MIMO)技术。然而，在大规模MIMO的实现过程中，面临着一些棘手的问题，如巨大的能量消耗、高昂的硬件成本以及不断攀升的信号处理复杂度。为了解决上述问题，智能反射面(IRS)技术作为一种崭新技术，得到了广泛关注。具体来说，IRS是一种由大量低成本、几乎无源的反射元所构成的智能表面，每个反射元都能够在IRS控制器的指令下独立地改变入射信号的幅度和/或相移，具有功耗低、成本低和可重塑无线信道环境的能力。然而，在...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模MIMO系统上行传输方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模MIMO系统的模型；S2、基于构建的所述模型，进行上行链路的信道估计和信号检测；S3、分析系统的上行可达速率；S4、根据所述上行可达速率，构建最大化系统和速率的优化问题式；S5、根据所述优化问题式，设计联合优化用户导频和数据信号功率控制系数以及IRS反射单元相位的策略。2.根据权利要求1所述的叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模MIMO系统上行传输方法，其特征在于，所述步骤S1中建立的模型，具体为：g
k
＝G
BI
Φg
IU,k
,k＝1,2,
…
,K
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，g
k
表示BS
‑
IRS
‑
第k个用户之间的级联信道；和分别表示BS与IRS之间的信道以及IRS与第k个用户之间的信道；表示IRS的反射波束成形矩阵，其中θ＝[θ1,θ2,
…
,θ
N
]为每个IRS反射单元的相位。3.根据权利要求1所述的叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模MIMO系统上行传输方法，其特征在于，所述步骤S2的具体实现过程如下：S21、在叠加导频模式下，将BS的接收信号表示为：其中，P为用户端的发送信噪比，对于k＝1,2,
…
,K，η
k
和ρ
k
分别表示导频信号和数据信号的功率控制系数，满足0≤η
k
,ρ
k
≤1和0≤η
k
+ρ
k
≤1的条件；对于k＝1,2,
…
,K，为第k个用户的上行发送导频，满足当k＝j时，则且当k≠j时，则的条件，其中τ＞＞K表示相干时间间隔；对于k＝1,2,
…
,K，表示第k个用户的数据信号，满足当k＝j时，则且当k≠j时，则的条件；为BS端的接收噪声矩阵，矩阵中的所有元素独立同分布，并且均服从均值为0，方差为1的循环对称复高斯分布；S22、当用户向BS发送完上行叠加信号后，BS在本地使用最小二乘信道估计方案对导频信号进行信道估计，得到BS
‑
IRS
‑
第k个用户间的级联信道CSI为：S23、当BS对所有级联信道完成信道估计后，使用最大比合并方案进行接收译码，经过CPU译码后的信号表示为：
其中，式(4)右侧的第一项表示CPU检测到第k个用户的期望信号强度，第二项表示波束成形增益不确定性所引起的误差，第三项表示第k个用户受到的干扰与噪声，并被定义为：4.根据权利要求1所述的叠加导频模式下智能反射面辅助的大规模MIMO系统上行传输方法，其特征在于，所述步骤S3的具体实现过程如下：S31、根据步骤S23中经过CPU译码后的信号公式(4)，得到在叠加导频模式下，第k个用户的上行频谱效率为：S32、根据第k个用户的上行频谱效率公式(6)，推导出叠加导频模式下第k个用户的频谱效率闭合表达式为：R
k
＝log2(1+SINR
k
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，对于k,j＝1,2,
…
,K，式(7)中出现的符号定义为,K，式(7)中出现的符号定义为,K，式(7)中出现的符号定义为其中，式(8...
【专利技术属性】
技术研发人员：金思年，陈艺灵，岳殿武，鞠默然，宋玉，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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