基于可重构折射超表面的多小区通信干扰消除方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于可重构折射超表面的多小区通信干扰消除方法及装置，该方法包括：获取通信参数；联合设计基站c的可重构折射超表面的高度与俯仰角；基于所述高度与俯仰角，计算基站c的可重构折射超表面的各单元与各小区中各用户的总信道矩阵值瞬时值；联合设计基站的数字波束成形矩阵集合和可重构折射超表面的透射系数矩阵集合，以最大化各个小区的用户总传输速率；基于数字波束成形矩阵集合，使用相应的数字波束成形矩阵设置各基站内部的数字波束赋型矩阵，并基于透射系数矩阵集合，使用相应的透射系数矩阵设置可重构折射超表面各单元的状态。本发明专利技术可消除基于可重构折射超表面天线的多小区通信系统中的干扰，从而最大化和速率。最大化和速率。最大化和速率。

【技术实现步骤摘要】
基于可重构折射超表面的多小区通信干扰消除方法及装置


[0001]本专利技术涉及电子学领域，具体为一种基于可重构折射超表面的多小区通信干扰消除方法及装置。

技术介绍

[0002]大规模MIMO是未来无线通信的重要组成部分。现有的大规模MIMO系统中使用了传统相控阵天线，用于实现beamforming。但是传统相控阵具有功耗高、造价昂贵的缺点。为了解决这一问题，最近，人们提出了可重构反射超表面天线。然而，该天线存在如下缺点：由于馈源会对反射波产生一定的遮挡作用，所以天线辐射效率不高。为此，人们提出了可重构折射超表面(记为RRS)天线。由于可重构折射超表面不存在馈源遮挡的问题，所以它的辐射效率比传统可重构反射超表面天线的高。然而现有关于可重构折射超表面天线的研究，基本都是在研究如何设计该天线从而优化和天线相关的指标，比如带宽、损耗等，而没有考虑基于RRS天线的通信系统。而且现有的都是研究只包含单个馈源的可重构折射超表面天线，所以不能用于多用户系统中。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术一种基于可重构折射超表面的多小区通信干扰消除方法及装置，通过建模并求解一最优化问题，生成通信干扰消除方案，以消除干扰。
[0004]本专利技术的技术方案包括：
[0005]一种基于可重构折射超表面的多小区通信干扰消除方法，适用于C个小区构成的通信系统，其中每一所述小区设有一配置可重构折射超表面天线的基站c与L个用户，所述可重构折射超表面天线由K
c
个馈源与一可重构折射超表面组成，所述可重构折射超表面包括若干单元，所述方法的步骤包括：
[0006]获取通信参数，所述通信参数包括：基站的可重构折射超表面天线包含的馈源数目以及单元数目、用户数目、基站c的可重构折射超表面的各单元与每一小区中各用户的总信道矩阵中的小尺度衰落的分布、基站c的各馈源到各单元之间的总信道矩阵H
c
和加性白高斯噪声的方差；
[0007]根据用户数目、基站c的可重构折射超表面的各单元与每一小区中各用户的总信道矩阵中的小尺度衰落的分布、总信道矩阵H
c
与加性白高斯噪声的方差，联合设计基站c的可重构折射超表面的高度与俯仰角；
[0008]基于所述高度与俯仰角，计算基站c的可重构折射超表面的各单元与各小区中各用户的总信道矩阵值瞬时值；
[0009]根据基站的可重构折射超表面天线包含的馈源数目以及单元数目、用户数目、总信道矩阵值瞬时值、与加性白高斯噪声的方差，联合设计基站的数字波束成形矩阵集合{V
c
}和可重构折射超表面的透射系数矩阵集合{R
c
}，以最大化各个小区的用户总传输速率S；
[0010]基于数字波束成形矩阵集合{V
c
}，使用相应的数字波束成形矩阵V
c
设置各基站内部的数字波束赋型矩阵，并基于透射系数矩阵集合{R
c
}，使用相应的透射系数矩阵R
c
设置可重构折射超表面各单元的状态。
[0011]进一步地，所述设计基站c的可重构折射超表面高度与俯仰角，包括：
[0012]1)保持高度不变，计算最优总传输速率S
t
，并记录相应的俯仰角其中t为第一迭代次数；
[0013]2)保持俯仰角不变，计算最优总传输速率S
′
t
，并记录相应的高度
[0014]3)当最优用户总传输速率S
′
t
与最优用户总传输速率S
′
t+1
的差值小于预设的阈值时，基于高度与俯仰角设计基站c的可重构折射超表面高度与俯仰角。
[0015]进一步地，通过以下步骤得到所述总信道矩阵值瞬时值：
[0016]1)基于设计的所述高度与俯仰角，计算各信道中的路损；
[0017]2)在该高度与俯仰角下，测量基站c的可重构折射超表面的各单元与各小区中各用户的总信道矩阵中小尺度衰落的瞬时取值；
[0018]3)根据所述路损与瞬时取值，得到所述总信道矩阵值瞬时值。
[0019]进一步地，通过以下步骤设计各个小区的基站的数字波束成形矩阵集合{V
c
}和可重构折射超表面透射系数矩阵集合{R
c
}：
[0020]1)保持透射系数矩阵不变，计算最优用户总传输速率S
t
′
，并记录相应的数字波束成形矩阵集合其中t
′
为第二迭代次数；
[0021]2)保持数字波束成形矩阵集合不变，计算最优用户总传输速率S
′
t
′
，并记录相应的透射系数矩阵
[0022]3)当最优用户总传输速率S
′
t
′
与最优用户总传输速率S
′
t
′
+1
的差值小于预设的阈值时，基于数字波束成形矩阵集合与透射系数矩阵设计各个小区的基站的数字波束成形矩阵集合{V
c
}与透射系数矩阵集合{R
c
}。
[0023]进一步地，设计基站的数字波束成形矩阵集合{V
c
}和透射系数矩阵集合{R
c
}时，约束条件包括：每一单元的相位约束和基站总功率约束。
[0024]进一步地，构建透射系数矩阵R
c
的方法包括：将各单元的透射系数作为透射系数矩阵R
c
的对角线元素。
[0025]一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行以上任一所述方法。
[0026]一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行以上任一所述方法。
[0027]一种基于可重构折射超表面的多小区通信方法，其步骤包括：
[0028]基于如权利要求1
‑
6中任一方法中得到的数字波束成形矩阵V
c
，基站c对发向第c个小区用户的信号s
c
进行数字波束成形，并将数字波束成形的信号输入至可重构折射超表面天线的馈源中；
[0029]馈源发送的信号入射到可重构折射超表面上后，基于如权利要求1
‑
6中任一方法
中得到的透射系数矩阵R
c
对馈源发送的信号进行模拟波束成形；
[0030]模拟波束成形后的信号经过信道传输后被第c个小区中的相应用户接收。
[0031]一种基于可重构折射超表面的多小区通信系统，每一小区包括：
[0032]一配置可重构折射超表面天线的基站c，用以基于数字波束成形矩阵V
c
，基站c对发向第c个小区用户的信号s
c
进行数字波束成形，并将数字波束成形的信号输入至可重构折射超表面天线的馈源中；馈源发送的信号入射到可重构折射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可重构折射超表面的多小区通信干扰消除方法，适用于C个小区构成的通信系统，其中每一所述小区设有一配置可重构折射超表面天线的基站c与L个用户，所述可重构折射超表面天线由K
c
个馈源与一可重构折射超表面组成，所述可重构折射超表面包括若干单元，所述方法的步骤包括：获取通信参数，所述通信参数包括：基站的可重构折射超表面天线包含的馈源数目以及单元数目、用户数目、基站c的可重构折射超表面的各单元与每一小区中各用户的总信道矩阵中的小尺度衰落的分布、基站c的各馈源到各单元之间的总信道矩阵H
c
和加性白高斯噪声的方差；根据用户数目、基站c的可重构折射超表面的各单元与每一小区中各用户的总信道矩阵中的小尺度衰落的分布、总信道矩阵H
c
与加性白高斯噪声的方差，联合设计基站c的可重构折射超表面的高度与俯仰角；基于所述高度与俯仰角，计算基站c的可重构折射超表面的各单元与各小区中各用户的总信道矩阵值瞬时值；根据基站的可重构折射超表面天线包含的馈源数目以及单元数目、用户数目、总信道矩阵值瞬时值、与加性白高斯噪声的方差，联合设计基站的数字波束成形矩阵集合{V
c
}和可重构折射超表面的透射系数矩阵集合{R
c
}，以最大化各个小区的用户总传输速率S；基于数字波束成形矩阵集合{V
c
}，使用相应的数字波束成形矩阵V
c
设置各基站内部的数字波束赋型矩阵，并基于透射系数矩阵集合{R
c
}，使用相应的透射系数矩阵R
c
设置可重构折射超表面各单元的状态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计基站c的可重构折射超表面高度与俯仰角，包括：1)保持高度不变，计算最优总传输速率S
t
，并记录相应的俯仰角其中t为第一迭代次数；2)保持俯仰角不变，计算最优总传输速率S
′
t
，并记录相应的高度3)当最优用户总传输速率S
′
t
与最优用户总传输速率S
′
t+1
的差值小于预设的阈值时，基于高度与俯仰角设计基站c的可重构折射超表面高度与俯仰角。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤得到所述总信道矩阵值瞬时值：1)基于设计的所述高度与俯仰角，计算各信道中的路损；2)在该高度与俯仰角下，测量基站c的可重构折射超表面的各单元与各小区中各用户的总信道矩阵中小尺度衰落的瞬时取值；3)根据所述路损与瞬时取值，得到所述总信道矩阵值瞬时值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤设计各个小区的基站的数字波束成形矩阵集合{V
c
}和可重构折射超表面透射系数矩阵集合{R
c
}：1)保持透射系数矩阵不变，计算最优用户总传输速率S
t
′
，并记录相应的数字波束成形矩阵集合其中t
′
为第二迭代次数；2)保持数字波束成形矩阵集合不变，计算最优用户总传输速率S
′
t
′
，并记录相应的
透射系数矩阵3)当最优用户总传输速率S
′
t
′
与最优用户总传输速率S
′
t
′
+1
的差值小于预设的阈值时，基于数字波束成形矩阵集合与透射系数矩阵设计各个小区的基站的数字波束成形矩阵集合{V
c
}与透射系数矩阵集合{R
c<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾书豪，张泓亮，
申请(专利权)人：杭州腓腓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：