有源IRS辅助单基站单用户系统的用户可达速率迭代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有源IRS辅助单基站单用户系统的用户可达速率迭代优化方法及装置。该方法为：构建有源IRS辅助单基站单用户的通信系统模型；建立最大化用户的信噪比的优化问题，迭代有源IRS的归一化向量和二范数来满足IRS的功率约束；引入辅助变量，忽略直达得到近似信噪比ASNR，进行关于归一化向量的求导，向所得表达式代入初始值，得到IRS向量的归一化向量，由功率约束得到IRS向量的二范数，IRS向量的归一化向量与二范数进行迭代直到满足阈值，实现用户可达速率的优化。该装置包括模型构建、优化问题构建、近似信噪比求解、归一化向量求导、迭代求解五个模块。本发明专利技术实现了低计算复杂度，获得了较高的可达速率性能。获得了较高的可达速率性能。获得了较高的可达速率性能。

【技术实现步骤摘要】
有源IRS辅助单基站单用户系统的用户可达速率迭代优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及无线通信
，特别是一种有源IRS辅助的单基站单用户最大化用户可达速率的幅度和相位优化方法及装置。

技术介绍

[0002]无线通信技术的发展十分迅速，自无线通信技术出现以来，在技术和应用效果上都发生了巨大的变化。高度复杂的网络、高成本的硬件和日益增加的能源消耗成为无线通信面临的关键问题。一种新技术智能可重构表面(IRS)以其独特的低成本、低能耗、易部署等特点脱颖而出。IRS是由一些可以调控信号的幅度和相位的反射单元组成的面板，将IRS部署在无线传输环境中各类物体的表面，有望突破传统无线信道不可控性，构建智能可编程无线环境，引入未来无线通信的新范式。
[0003]无源IRS是IRS反射单元只调整信号的相位而不调整幅度，目前已经有了很多研究，无源IRS的出现给无线通信带来了更多的性能，提高了用户的速率。但是在直达链路较强的场景时，无源IRS只能带来有限的速率。于是有源IRS可以解决这一问题，有源IRS可以调控信号的幅度和相位，是无线通信的革新技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源IRS辅助单基站单用户系统的用户可达速率迭代优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、构建有源IRS辅助单基站单用户的通信系统模型，建立用户可达速率公式；步骤2、根据系统模型建立最大化用户的信噪比的优化问题，迭代有源IRS的归一化向量和二范数来满足IRS的功率约束；步骤3、引入辅助变量，忽略直达得到近似信噪比ASNR；步骤4、对近似信噪比ASNR进行关于归一化向量的求导，得到IRS向量的归一化向量和二范数表达式；步骤5、向步骤4所得表达式代入初始值，得到IRS向量的归一化向量，由功率约束得到IRS向量的二范数，IRS向量的归一化向量与二范数进行迭代直到满足阈值，实现用户可达速率的优化。2.根据权利要求1所述的有源IRS辅助单基站单用户系统的用户可达速率迭代优化方法，其特征在于，步骤1所述构建有源IRS辅助单基站单用户的通信系统模型，建立用户可达速率公式，具体如下：用户接收到的信号表示为：r
U
＝h
H
s+f
H
Gps+f
H
Pw
I
+w
u
式中h
H
是基站到用户的信道，s是基站发射的信号，P＝diag(p)是有源IRS的反射向量p的对角矩阵形式，w
I
为IRS处产生的加性高斯白噪声，G是基站到有源IRS的信道g的对角矩阵形式，f
H
是有源IRS到用户的信道，w
u
是用户接收到的加性高斯白噪声；用户接收到的信号总功率为：式中Ps为基站发射功率，F是信道f的对角矩阵形式，是有源IRS处产生的噪声，是用户处的噪声；用户的信噪比SNR表示为：用户的可达速率R表示为：3.根据权利要求2所述的有源IRS辅助单基站单用户系统的用户可达速率迭代优化方法，其特征在于，步骤2所述根据系统模型建立最大化用户的信噪比的优化问题，迭代有源IRS的归一化向量和二范数来满足IRS的功率约束，具体如下：由有源IRS反射的信号y
I
表示为：y
I
＝Pgs+Pw
I
定义有源IRS的反射向量p的归一化向量表示为：式中λ＝||p||2为有源IRS的二范数；
有源IRS处反射的总功率表示为：式中P
I
为有源IRS的功率；由上式推导出λ的表达式为：用户处的总信噪比为：转换形式为4.根据权利要求3所述的有源IRS辅助单基站单用户系统的用户可达速率迭代优化方法，其特征在于，步骤3所述引入辅助变量，忽略直达得到近似信噪比ASNR，具体如下：引入辅助变量信噪比则化简为：f(n)为信道f的第n个通道；引入辅助变量信噪比则化简为：引入辅助变量忽略上式的h
H...

【专利技术属性】
技术研发人员：束锋，刘静，王艳，林叶青，王雪辉，赵怡帆，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：