申请/专利权人：北京科技大学

申请日：2022-05-05

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN115002794B

主分类号：H04W16/28

分类号：H04W16/28;H04W24/02;H04B7/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.09.20#实质审查的生效;2022.09.02#公开

摘要：本发明提供一种利用可自持智能反射面提高广播通信传输性能的方法，属于通信技术领域。所述方法包括：对发射端一、二阶段波束成形向量、系统一、二阶段归一化工作时长以及IRS反射波束成形对角矩阵进行优化；基于优化后的一、二阶段波束成形向量、各阶段归一化工作时长以及IRS反射波束成形对角矩阵，在第一阶段，多天线发射端向接收端发射广播信号，同时IRS收集无线能量，在第二阶段，IRS利用在第一阶段收集的无线能量实现反射波束成形辅助发射端进行广播。采用本发明，能够提高广播通信传输性能，并克服现有技术在IRS能量供给机制方面的缺陷。

主权项：1.一种利用可自持智能反射面提高广播通信传输性能的方法，其特征在于，包括：对发射端一、二阶段波束成形向量、系统一、二阶段归一化工作时长以及IRS反射波束成形对角矩阵进行优化；基于优化后的一、二阶段波束成形向量、各阶段归一化工作时长以及IRS反射波束成形对角矩阵，在第一阶段，多天线发射端向接收端发射广播信号，同时IRS收集无线能量，在第二阶段，IRS利用在第一阶段收集的无线能量实现反射波束成形辅助发射端进行广播；其中，发射端一、二阶段波束成形向量we、ws，系统一、二阶段归一化工作时长te、1-te以及IRS反射波束成形对角矩阵Ψ优化包括以下步骤：A1，令os＝0，其中，os为第一循环计数变量，与分别为交替优化的ws和Ψ的起始点，1表示M×1维的全1向量，I表示IR×IR维的单位矩阵，M表示发射端天线的数目，IR表示IRS微单元个数；A2，求解令目标函数γas最大化的Ws与γas： 记获得的相应的最优解为式1中，Ws为对向量乘积的半正定松弛，γas为接收端信噪比松弛变量，σ2表示噪声功率，tr·表示矩阵求迹运算，hd,k、G、hr,k分别表示发射端至第k个接收端的信道、发射端至IRS的信道以及IRS至第k个接收端的信道，α为信号反射效率，P为发射端信号发射功率限制，上标H表示共轭转置符号，为用户集合，约束条件限定Ws为半正定矩阵；A3，令其中，表示第os次交替优化循环中对ws的优化结果，maxeig·和maxeigvc·分别表示求矩阵最大特征值和最大特征值对应的单位特征向量的运算；A4，令其中，ck和ak为辅助变量，T表示转置符号，函数Γsws,Ψ定义为A5，求解令目标函数γas最大化的Θ与γas： 记获得的相应的最优解为式2中，Θ为对向量乘积θθH的半正定松弛，为对的高维松弛映射，为IRS反射波束成形向量，τ为松弛变量，表示IRS上第i个微单元的反射系数，[Θ]i,i表示矩阵Θ对角线上的第i个元素，约束条件限定Θ为半正定矩阵；A6，令其中，与分别表示第os次交替优化循环中对θ与Ψ的优化结果，表示共轭符号；A7，若则执行步骤A8，否则，令os＝os+1并跳转至步骤A2，其中，εs为系统二阶段波束成形优化门限；A8，令计算其中，与Ψ+分别表示对ws与Ψ的优化结果，表示与其相对应的二阶段可达广播速率；A9，令oe＝0，其中，为辅助变量，oe为第二循环计数变量；A10，求解令目标函数最大化的We,te,re,p1,p2,△e： 记获得的相应的最优解为式3中，u为IRS配置单微单元引入相移的能耗，η为能量收集率，We为对向量乘积的半正定松弛，re,p1,p2,△e为辅助优化变量，约束条件限定We为半正定矩阵，||·||表示求向量二范数运算；A11，令其中，表示第oe次优化循环中对we的优化结果；A12，若oe＝0，则令oe＝oe+1，并跳转至步骤A10；否则执行步骤A13，其中，分别表示第oe-1次优化循环中对we、te的优化结果；A13，令其中，与分别为对应与的一阶段可达广播速率，函数Γewe定义为A14，若则执行步骤A15，否则，令oe＝oe+1，并跳转至步骤A10；其中，εe表示系统一阶段波束成形优化门限；A15，输出发射端一、二阶段波束成形向量，系统一、二阶段归一化工作时长以及IRS反射波束成形对角矩阵的优化结果以及Ψ+，和与之相对应的可达广播速率

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京科技大学 一种利用可自持智能反射面提高广播通信传输性能的方法

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