一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法、系统及设备技术方案

一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法、系统及设备，包括以下步骤：构建可重构智能表面RIS辅助MIMO系统；以最大化系统接收信噪比为优化目标，以联合波束角度信息，发射波束角度信息为优化变量，设计含三个优化变量的优化模型；基于波束角度信息设计DFT码本，通过仿真与完美波束对准对比，进行验证。本发明专利技术针对RIS关联信道信息难以获取问题，采用波束训练的RIS辅助通信系统，但目前仍缺乏综合完备可靠、符合实际应用的研究方案，该方法可以解决新兴及未来无线网络关注的能耗问题，得到优化后的变量对应的系统性能接近于完美波束对准情况。情况。情况。

【技术实现步骤摘要】
一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于可重构智能表面辅助通信
，特别涉及一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)利用大量的被动反射元件来定制无线通信环境，可以部署在建筑物外墙、房间、工厂天花板、电脑外壳或密集型网络中。由于其低成本、高能效和全双工等优点，被认为是下一代无线通信的前景广阔的技术，特别是针对基站与用户之间容易受到阻塞和传播损失的毫米波(mmWave)通信。
[0003]目前RIS在无线通信中已有大量研究，其主要集中在性能分析、波束赋形优化、物理层安全、信道估计等方面，均需要进行信道估计或已知信道状态信息(CSI)。对于CSI的采集是充分发挥RIS辅助mmWave系统潜力的前提，RIS不能接收和发射信号，缺乏信号处理能力，因此获取BS
‑
RIS链路和RIS
‑
User链路的完整CSI困难。此外，收发天线阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法，其特征在于，包括以下步骤：构建可重构智能表面RIS辅助MIMO系统，系统内有基站和用户，满足系统内基站到用户的直接信道存在通信障碍；以最大化系统接收信噪比为优化目标，以联合波束角度信息，发射波束角度信息为优化变量，优化变量码本、RIS相移、发射端的发射功率以及系统能效为约束条件，设计含三个优化变量的优化模型；基于波束角度信息设计DFT码本，求解优化模型，得到优化后三个角度信息参量，分析功率、能效约束对系统性能的影响；根据得到的优化后三个角度信息参量，结合系统可实现速率，通过仿真与完美波束对准对比，进行验证。2.根据权利要求1所述的一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法，其特征在于，可重构智能表面RIS辅助MIMO系统包括多天线基站BS、反射单元的RIS以及多天线用户UE，多天线基站BS及多天线用户UE天线阵列为均匀线阵，多天线基站BS通过可重构智能表面RIS控制器调控RIS单元相移。3.根据权利要求1所述的一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法，其特征在于，基站到用户的直接信道存在障碍物或衰落为深衰落，或通信距离远而无法通信时，借助RIS级联信道实现通信；距离远定义为：接收端接收到的信号无法达到接收阈值导致无法通信成功。4.根据权利要求1所述的一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法，其特征在于，优化模型具体表示为：s.t.Ω
′
u
∈[
‑
1,1],Ω
′
R
∈[
‑
1,1],Φ
′
R
∈[
‑
1,1].|[ψ]
n,n
|＝1.|＝1.其中，P
max
表示发射端最大发射功率；η
m
表示系统的能效约束；SNR为系统信噪比。5.根据权利要求4所述的一种RIS辅助MIMO系统的波束训练优化方法，其特征在于，系统信噪比：其中，p是用户发射功率；表示RIS的相移矩阵，β＝1表示RIS无损反射；h
B,R
和h
R,u
表示RIS
‑
BS与UE
‑
RIS链路的信道信息；ω
B
和ω
u
表示基站端与用户端的天线波束矢量，与优化变量有关；N
UE
,N
BS
和N
RIS
分别表示用户和基站端的天线个数以及RIS的反射单元个数；g
r,B
,g
u,r
表示RIS
‑
BS与UE
‑
RI...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东阳，尚思晖，任品毅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：