[发明专利]一种基于协作关系的智能反射面通信增强方法

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，提出一种基于协作关系的智能反射面通信增强方法，包括：构造通信系统；构造通信信道矩阵；根据所述通信信道矩阵将通信增强过程构造为光滑非凸优化问题；以及通过内点优化求解器求解所述光滑非凸优化问题。本发明结合智能反射面之间的信号反射，有效提高了用户接收到的信号功率。并且在智能反射面通信增强求解的优化问题中构造光滑的非凸优化问题，使用基于内点优化求解器进行求解，通过直接求解避免了误差。

技术领域

本发明总的来说涉及无线通信技术领域。具体而言，本发明涉及一种基于协作关系的智能反射面通信增强方法。

背景技术

智能反射面(Intelligent Reflecting Surface，IRS)是一种由大量可重构无源无线电元件构成的平面阵列，其中每个所述元件可以根据不同的信道条件独立反射入射信号，并且智能调节反射角度，以提高无线链路的灵活性和功率增益。由于IRS采用了屏蔽层，其降低了电磁波经反射面反射后的能量损失，而且几乎不会产生额外的热噪声。并且由于IRS是小规模器件，其可以灵活地部署和移除。上述优点使得部署IRS成为提高下一代无线网络性能的一种具有吸引力的解决方案，特别是在体育馆、购物中心、展览中心和机场等高密度用户的室内场景中，无线通信存在障碍物遮挡，用户和基站之间的连接受阻，可以使用IRS来提高无线网络性能。

Wu Q等人(Intelligent reflecting surface enhanced wireless network：Joint active and passive beamforming design[C]//2018 IEEE Gl obalCommunications Conference(GLOBECOM).IEEE，2018：1-6.)针对利用单个IRS增强点对点多输入单输出(Multiple Input Single Output，MISO)无线系统的问题。通过联合优化基站处有源天线阵列的发射波束形成以及IRS中被动反射波束形成，最大限度地提高用户接收到的信号功率。

Fu M等人(Intelligent reflecting surface for downlink non-orthogonalmultiple access networks[C]//2019IEEE Globecom Workshops(GC Wkshps).IEEE，2019：1-6.)针对利用单个IRS增强下的非正交多址网络问题，提出通过联合优化基站处的发射波束形成器及IRS处的移相矩阵，最小化下行链路的传输功率。

Cao Y等人(Intelligent Reflecting Surface Aided Multi-User mmWaveCommunications for Coverage Enhancement[C]//2020IEEE 31st AnnualInternational Symposium on Personal，Indoor and Mobile RadioCommunications.IEEE，1-6.)针对利用两个及以上数量的IRS增强多用户毫米波系统，通过优化主被动波束的形成来最大化多用户接收到的信号功率。

上述现有技术通过部署IRS保证当用户接收信号功率一定时，最小化基站的信号发射功率，并且当基站信号发射功率一定时，可以最大化用户接收信号功率。然而，现有技术中均使用单个IRS或两个及以上无协作关系的IRS，没有考虑多个IRS间的协作过程。而现实情况中，任意两个IRS之间存在信号的反射，且在小范围环境内作用明显。

并且现有技术中，针对IRS通信增强求解的优化问题是非凸的，现有技术中中采取的解决方案是将非凸问题经半正定规划松弛放缩为凸问题，并使用凸优化求解器CVX(Convex)求解，然而将非凸问题放缩为凸问题的过程中仍存在有误差。

发明内容