【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体涉及混合架构云接入网irs辅助ofdma的资源分配方法。
技术介绍
1、面对b5g/6g时代中日益增长的接入设备数量和数据传输速率需求，传统的无线接入网络架构已经无法应对这些挑战。
2、智能反射面(irs)作为一种可以改善无线通信环境的新兴技术，在学术界和工业界得到了广泛研究。irs本质上是由大量无源反射元件组成的超表面，所有元件关于入射信号的反射相移和反射幅度都由控制器决定。并且由于其被动地反射信号，部署irs将不会引入额外的功率消耗和噪声。云接入网(c-ran)是一种由传统无线接入网络演进而来的新型网络架构，能够有效提升通信网络的能量效率和频谱效率。具备基带处理功能的bbu池通过多个单天线rrh向多个单天线用户进行通信。混合架构云接入网(ha-c-ran)中包含具备和不具备基带信号处理功能的两种rrh，将分别仅对接收信号进行译码转发(df)和解压缩转发(dcf)。正交频分多址(ofdma)是一种被广泛应用的多址技术，该技术通过多个正交子载波同时传输信号，能够有效缓解小区间干扰。在下行混合架构云接入网中智能反射面辅助ofdma的通信系统中，包含dcf-rrh和df-rrh这两种rrh。dcf-rrh和df-rrh通过有线前传链路接收到bbu池发送的信号后，对接收信号分别进行解压缩转发和译码转发并在多个智能反射面irs的辅助下采用ofdma的方式与用户进行通信，其中df-rrh能够有选择地转发各子载波信号。用户将接收到rrh直连链路的信号和irs反射的信号之和，与无智能反射面辅助的云接入网
3、下行混合架构云接入网中智能反射面辅助ofdma的通信系统，其性能可以通过对rrh的发射波束成形矩阵、rrh的转发矩阵、rrh的前传量化噪声协方差矩阵、irs的相移矩阵以及子载波与用户的匹配关系进行联合优化来进一步提升。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对下行混合架构云接入网中智能反射面辅助ofdma的通信系统，提供一种通过优化rrh的发射波束成形矩阵、rrh的转发矩阵、rrh的前传量化噪声协方差矩阵、irs的相移矩阵以及子载波与用户的匹配关系来提升系统下行和速率的方法。即通过对rrh的发射波束成形矩阵、rrh的转发矩阵、rrh的前传量化噪声协方差矩阵、irs的相移矩阵以及子载波与用户的匹配关系进行联合优化，以达到最大化整个系统下行和速率的目的。
2、本专利技术的技术方案是：混合架构云接入网irs辅助ofdma的资源分配方法，采用下行混合架构云接入网中智能反射面辅助ofdma的通信系统，以最大化系统下行和速率为目的，对rrh的发射波束成形矩阵、rrh的转发矩阵、rrh的前传量化噪声协方差矩阵、irs的相移矩阵以及子载波与用户的匹配关系进行联合优化，具体包括如下步骤：
3、1.1)下行混合架构云接入网中智能反射面辅助ofdma的通信系统中，bbu池通过l个单天线rrh与k个单天线用户ue进行通信，其中bbu池通过有线前传链路将基带信号发送给rrh，rrh中对接收信号分别进行解压缩转发和译码转发的dcf-rrh和df-rrh的数量分别为lc和ld；dcf-rrh和df-rrh在i个irs的辅助下，采用ofdma的方式与ue进行通信，其中df-rrh有选择地转发各子载波sc信号；各irs的反射单元数为m，信道的总带宽为b hz，且被均分为n个正交sc，分别令和表示rrh、dcf-rrh、df-rrh、ue、irs、irs的反射单元和sc的集合；
4、1.2)首先，为了表征sc n是否分配给用户k，定义
5、
6、用向量vn＝[v1,n,…,vk,n]t∈{0,1}k×1描述sc n的用户分配，记v＝[v1,…,vn]∈{0,1}k×n；在ofdma中，sc n最多分配给一个用户，即
7、其次，定义变量δl,n来表示rrh l(l∈ld)是否处理sc n的信号，即
8、
9、对于dcf-rrhδl,n＝1恒成立，用集合来表示rrhs对sc n信号的j种处理方式，那么
10、1.3)bbu池首先将sc n的信息编码为基带信号记s＝[s1；…；sn]为所有子载波的基带信号，用和分别表示rrh l和rrhs的子载波转发矩阵；dcf-rrh从bbu池接收到的压缩信号为：
11、
12、上式中，为dcf-rrh l关于所有子载波的发射波束成形矩阵，记为所有rrh的发射波束成形矩阵，ql＝[ql,1；…；ql,n]为dcf-rrhl关于各sc的量化噪声，且相互独立；
13、对于df-rrhs，df-rrh将接收到的基带信号恢复为：
14、
15、然后df-rrh l对进行波束赋形：
16、
17、1.4)在接入链路，rrh l将信号xl转发给所有用户；为rrh l发射功率，根据式(3)，(5)，rrh l的发射功率约束为：
18、
19、
20、上式中，的第1+n(l-1)列到nl列为n维单位矩阵，其余元素为0，是rrh l的前传量化噪声协方差矩阵，表示的期望，表示求期望函数。当时ωl为全0矩阵；并记为所有rrh的前传量化噪声协方差矩阵，其中q＝[q1；…；ql]；假设sc n分配给ue k，那么uek从sc n上接收到的信号为：
21、
22、上式中，是n×n的离散傅里叶变换矩阵fn的第n行，为rrh l到ue k的0填充的时域直射链路信道，其中表示复数集合且表示向量的维度为n×1，为rrh l到ue k的关于irs i的0填充时域反射链路级联信道,表示矩阵vl,k,i的维度为n×m；为irs i关于sc n的反射系数向量，其中表示向量φi的维度为m×1；并且wn＝[w1,n；...；wl,n],qn＝[q1,n；...；ql,n]并且当时ql,n＝0，和表示矩阵vl,k，向量φ和向量ck,n的维度分别为n×mi,mi×1和1×l；其中cl,k,n为sc n关于rrh l到uek的信道频率响应：
23、
24、是ue k从sc n接收到的加性白高斯噪声；
25、公式(7)中的和均为0填充信道,和分别表示rrh l与用户k之间、rrh l与irs i元件m之间以及irs i元件m与用户k之间的时域信道,和表示和的维度分别为和d2,k×1；d1,l和d2,k表示对应的延迟抽头数，记为vl,kφn中非0元素的数量，的非0元素数量表示为令ofdm循环前缀的长度大于以避免码间干扰。
26、进一步的，下行混合架构云接入网中智能反射面辅助ofdma的通信系统中，rrh的发射波束成形矩阵w、rrh的转发矩阵δ、rrh的前传量化噪声协方差矩阵ω、irs的相移矩阵φ以及子载波与用户的匹配关系矩阵v，对其优化使系统和速率最大，具体步骤如下：
27、2.1)对于步骤1.1)-1.4)描述的下行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合架构云接入网IRS辅助OFDMA的资源分配方法，其特征在于：对于有线前传的下行混合架构云接入网，系统中包含两种RRH，即对接收信号分别进行解压缩转发和译码转发的DCF-RRH和DF-RRH，其中DF-RRH有选择地对接收信号进行转发，多个智能反射面IRS部署在下行接入链路辅助OFDMA通信，对RRH的发射波束成形矩阵、RRH的转发矩阵、RRH的前传量化噪声协方差矩阵、IRS的相移矩阵以及子载波与用户的匹配关系进行联合优化，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1中所述的一种混合架构云接入网IRS辅助OFDMA的资源分配方法，其特征在于，下行混合架构云接入网中智能反射面辅助OFDMA的通信系统中，RRH的发射波束成形矩阵w、RRH的转发矩阵δ、RRH的前传量化噪声协方差矩阵Ω、IRS的相移矩阵φ以及子载波与用户的匹配关系矩阵V，对其优化使系统和速率最大，具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种混合架构云接入网irs辅助ofdma的资源分配方法，其特征在于：对于有线前传的下行混合架构云接入网，系统中包含两种rrh，即对接收信号分别进行解压缩转发和译码转发的dcf-rrh和df-rrh，其中df-rrh有选择地对接收信号进行转发，多个智能反射面irs部署在下行接入链路辅助ofdma通信，对rrh的发射波束成形矩阵、rrh的转发矩阵、rrh的前传量化噪声协方差矩阵、irs的相移矩阵以...
【专利技术属性】
技术研发人员：张昱，段华东，郭仪，彭宏，冯运琪，张清清，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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