一种两用户通信场景的STAR-RIS位置部署优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种两用户通信场景的STAR

【技术实现步骤摘要】
一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法及装置


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法及装置。

技术介绍

[0002]STAR
‑
RIS是含有大量低成本反射与透射单元的表面，每个单元能够独立地诱导入射信号的振幅/相位变化，从而实现反射/透射波束赋形，在RIS(可重构智能表面)的基础上将覆盖范围扩展到360
°
，重新配置无线传播环境，被认为是一种很有前途的新技术。
[0003]当接收到入射信号时，STAR
‑
RIS单元将入射的电磁波分离为反射和透射的信号，传输到STAR
‑
RIS的两侧，从而解决由于障碍物阻挡而造成通信质量降低的问题。虽然目前已有学者对STAR
‑
RIS辅助的通信系统进行研究，但目前并未对其部署位置给出明确确定方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法及装置，以确定STAR
‑
RIS辅助装置在系统中的安装位置。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法，包括以下步骤：
[0006]以最大化系统和速率为优化目标，用户速率、发射功率、STAR
‑
RIS反射/透射系数、STAR
‑
RIS部署位置为约束建立优化问题；
[0007]对主动波束赋形、被动波束赋形、STAR
‑
RIS部署位置进行交替优化，求解STAR
‑
RIS部署位置；
[0008]当交替优化满足结束条件时，得到最终STAR
‑
RIS部署位置；其中，结束条件为交替次数达到第一阈值或相邻两次交替优化后系统和速率变化小于等于第二阈值。
[0009]优选的，对主动波束赋形/被动波束赋形进行优化时：
[0010]引入辅助变量，以主动波束赋形/被动波束赋形改写优化问题；
[0011]通过CVX工具箱求出最优解。
[0012]优选的，对STAR
‑
RIS部署位置进行优化时：
[0013]构建用户速率模型；
[0014]引入辅助变量并对用户速率模型进行一阶泰勒展开，改写优化问题；
[0015]求解改写后的优化问题，得到STAR
‑
RIS部署位置。
[0016]优选的，优化问题为：
[0017][0018]其中，R为系统和速率，R
χ
表示用户χ的速率，w
χ
表示主动波束赋形向量，为STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射/透射振幅，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射振幅，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的透射振幅，为STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射/透射相移，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射相移，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的透射相移，为STAR
‑
RIS辅助装置的单元集合，(x
S
,y
S
)为STAR
‑
RIS辅助装置部署位置坐标，R
min
为用户的最低速率，R表示反射用户，T表示透射用户，P为基站总发射功率，S为STAR
‑
RIS辅助装置的可部署区域。
[0019]优选的，对主动波束赋形进行优化时：
[0020]引入辅助变量令其中，是辅助变量，L
χ
表示用户的路径损失，表示STAR
‑
RIS与用户χ的信道，H
BS
表示基站与STAR
‑
RIS的信道，表示加性高斯白噪声的方差；
[0021]令其中，W
χ
是辅助变量；
[0022]以W
χ
为优化变量，改写优化问题为：
[0023][0024]其中，表示的迹，Tr(W
χ
)表示W
χ
的迹，Rank(W
χ
)表示W
χ
的秩。
[0025]对改写后的优化问题进行一阶泰勒展开并再次改写优化问题为：
[0026][0027]其中，表示的下界。
[0028]通过CVX工具箱求出最优解
[0029]优选的，对被动波束赋形进行优化时：
[0030]引入辅助变量
[0031]令令其中令u
χ
表示反射/透射系数向量，U
χ
为辅助变量；
[0032]以U
χ
为优化变量，改写优化问题为：
[0033][0034]其中，对改写后的优化问题进行一阶泰勒展开并再次改写优化问题为：
[0035][0036]其中，表示的下界；
[0037]通过CVX工具箱求出最优解优选的，对STAR
‑
RIS部署位置进行优化时：
[0038]构建用户速率模型：
[0039][0040]引入辅助变量令
[0041]对用户速率模型进行一阶泰勒展开后再次改写优化问题为：
[0042][0043]其中，表示的下界；
[0044]求解改写后的优化问题，得到STAR
‑
RIS部署位置坐标。
[0045]本专利技术的另外一种技术方案：一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的方法。
[0046]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过以用户速率、发射功率、STAR
‑
RIS反射/透射系数、STAR
‑
RIS部署位置为约束建立优化问题，以最大化系统和速率为优化目标构建优化问题，并进行交替优化求解，可以得到最大和速率条件下的STAR
‑
RIS部署位置。
附图说明
[0047]图1为本专利技术实施例STAR
‑
RIS辅助双用户通信系统模型图；
[0048]图2为本专利技术实施例中两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法迭代示意图；
[0049]图3为本专利技术实施例中两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化示意图；
[0050]图4为本专利技术实施例STAR
‑
RIS辅助双用户通信系统和速率在不同基站天线数下随机位置和相位、未优化位置但优化主被动波束赋形、优化位置和主被动波束赋形的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法，其特征在于，包括以下步骤：以最大化系统和速率为优化目标，用户速率、发射功率、STAR
‑
RIS反射/透射系数、STAR
‑
RIS部署位置为约束建立优化问题；对主动波束赋形、被动波束赋形、STAR
‑
RIS部署位置进行交替优化，求解STAR
‑
RIS部署位置；当交替优化满足结束条件时，得到最终STAR
‑
RIS部署位置；其中，所述结束条件为交替次数达到第一阈值或相邻两次交替优化后系统和速率变化小于等于第二阈值。2.如权利要求1所述的一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法，其特征在于，对主动波束赋形/被动波束赋形进行优化时：引入辅助变量，以主动波束赋形/被动波束赋形改写所述优化问题；通过CVX工具箱求出最优解。3.如权利要求2所述的一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法，其特征在于，对STAR
‑
RIS部署位置进行优化时：构建用户速率模型；引入辅助变量并对所述用户速率模型进行一阶泰勒展开，改写所述优化问题；求解改写后的优化问题，得到STAR
‑
RIS部署位置。4.如权利要求2或3所述的一种两用户通信场景的STAR
‑
RIS位置部署优化方法，其特征在于，所述优化问题为：其中，R为系统和速率，R
χ
表示用户χ的速率，w
χ
表示主动波束赋形向量，为STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射/透射振幅，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射振幅，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的透射振幅，为STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射/透射相移，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的反射相移，表示STAR
‑
RIS辅助装置第m个单元的透射相移，为STAR
‑
RIS辅助装置的单元集合，(x
S
,y
S
)为STAR
‑
RIS辅助装置部署位置坐标，R
min
为用户的最低速率，R表示反射用户，T表示透射用户，P为基站总发射功率，S为STAR
‑
RIS...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞立华，苏雨儿，韩文幸，李荣，夏猛，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：