[发明专利]一种智能超表面辅助的室内通信方法

说明书

本发明公开了一种智能超表面辅助的室内通信方法，获取AP与智能超表面的第一信道状态信息、以及智能超表面与其服务的用户之间的第二信道状态信息；以最小化AP的发射功率为目标，基于第一信道状态信息和第二信道状态信息构建室内通信模型及约束条件；采用基于惩罚的交替优化方法求解室内通信模型，得到每个用户的功率分配系数以及智能超表面的波束赋形向量；本发明在室内每个房间的附近部署智能超表面，利用以智能超表面作为无源中继，协助室内AP(接入点)与不同房间中的终端用户进行通信，可以有效降低接入点的发射功率。

技术领域

本发明属于室内无线通信技术领域，尤其涉及一种智能超表面辅助的室内通信方法。

背景技术

据统计表明，目前4G移动网络中超过80％的业务发生于室内场景中。随着5G时代的到来，各种新型业务层出不穷，业界预测将来超过85％的移动业务将发生于室内场景中。

但是，室内墙壁和家具的信号阻挡导致存在较多的覆盖空洞和较大的穿透损耗，致使不同用户的服务需求得不到满足。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能超表面辅助的室内通信方法，以解决室内信号覆盖空洞和穿透损耗导致的室内通信质量差的问题。

本发明采用以下技术方案：一种智能超表面辅助的室内通信方法，应用于室内通信系统，室内通信系统包括AP和若干个智能超表面，AP通过智能超表面向用户发送信息；

具体包括以下步骤：

获取AP与智能超表面的第一信道状态信息、以及智能超表面与其服务的用户之间的第二信道状态信息；

以最小化AP的发射功率为目标，基于第一信道状态信息和第二信道状态信息构建室内通信模型及约束条件；

采用基于惩罚的交替优化方法求解室内通信模型，得到每个用户的功率分配系数以及智能超表面的波束赋形向量。

进一步地，室内通信模型具体为：

其中，p_n,k为房间n中用户k的功率分配系数，v_n为第n个智能超表面的反射系数向量，为第n个智能超表面上第l个反射单元的反射相移，N为智能超表面的总数，K_n为房间n中的用户数，h_n,k为第n个智能超表面到房间n中用户k的信道矩阵，G_n为AP到第n个智能超表面的信道矩阵，w_n,k为房间n中用户k的波束赋形向量，且E(|w_m|²)＝1，w_j,i为房间j中用户i的波束赋形向量，p_j,i为房间j中用户i的功率分配系数，j＝1...N且j≠n，i＝1...K_n且i≠k，为房间n中用户k的加性高斯白噪声，γ_n,k为房间n中用户k的信干噪比约束阈值，L为智能超表面中的反射单元个数。

进一步地，采用基于惩罚的交替优化方法求解室内通信模型包括：

构造辅助变量；

基于辅助变量对室内通信模型及约束条件进行转化，且转化后的室内通信模型中具有惩罚项。

进一步地，令辅助变量X_nk,m为：

转化后的室内通信模型为：

进一步地，基于辅助变量对室内通信模型及约束条件进行转化后还包括：