[发明专利]一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法

权利要求书

1.一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，所述通信系统包括基站、有源智能超表面和多个用户终端，所述基站与用户终端间的直接链路被障碍物阻挡，所述方法包括：

建立基站处的接收信号模型和量化噪声模型，并获取每个用户终端的上行速率以及所有用户的和速率；

所述基站处采用最大比合并和精度低于预设阈值的模数转化器进行信号处理；

根据所述接收信号模型和上行速率建立有源智能超表面相移优化问题，求解该优化问题获得最优相移矩阵，控制所述有源智能超表面根据该最优相移矩阵运行。

2.根据权利要求1所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，所述基站具有M根天线，所述有源智能超表面具有N个反射元件，所述通信系统包括K个用户终端，所述用户终端到有源智能超表面和有源智能超表面到基站的信道采用莱斯衰落模型。

3.根据权利要求2所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，所述有源智能超表面反射的信号表示为：

y_R＝AΦH₁Px+AΦv

其中，A表示有源智能超表面的放大系数矩阵，η_n＝η；Φ表示有源智能超表面的反射系数矩阵，θ_n表示有源智能超表面中元素的相移；H₁表示用户到有源智能超表面的信道矩阵；P表示用户的发射功率矩阵，p_k为第k个用户终端的发射功率；v表示有源智能超表面的热噪声。

4.根据权利要求3所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，所述用户终端通过有源智能超表面传输到基站的信号表示为：

y＝H₂AΦH₁Px+H₂AΦv+n

其中，H₂表示有源智能超表面到基站的信道矩阵，n表示基站处的噪声。

5.根据权利要求4所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，对所述用户终端通过有源智能超表面传输到基站的信号加入量化噪声模型后的信号表示为：

y_q＝αy+n_q

其中，α＝1-ρ，ρ为信号与量化噪声比的倒数。

6.根据权利要求5所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，对加入量化噪声模型后的信号进行最大比合并处理后的信号表示为：

r＝G^Hy_q

其中，G＝H₂AΦH₁，G^H表示G的共轭转置矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，基站处第k个用户的信号表示为：

其中，g_k＝H₂AΦh_k，h_k表示第k个用户到有源智能超表面的信道向量。

8.根据权利要求7所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，第k个用户终端的上行速率的计算表达式为：

式中，γ_k为基站处的信干噪比，R_k为第k个用户终端的上行速率。

9.根据权利要求8所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，第k个用户终端的上行速率近似为：

其中，

10.根据权利要求9所述的一种有源智能超表面辅助的MIMO通信系统控制方法，其特征在于，利用遗传算法对所述有源智能超表面的相移优化问题进行优化求解，所述相移优化问题表示为：