分布式智能反射表面辅助D2D通信方法及系统与流程

分布式智能反射表面辅助d2d通信方法及系统
技术领域
1.本发明涉及无线通信领域，尤其是涉及分布式智能反射表面辅助d2d通信系统。


背景技术：

2.目前，在现有的通信系统中，设备之间的通信都是由无线通信运营商的基站进行控制，终端之间因为通信设备的能力和无线通信的信道资源都较为有限，导致终端之间无法直接进行语音或数据通信，而在下一代的通信技术中，终端直通通信d2d（device-to-device communication）吸引了越来越多的商业兴趣，终端直通通信指终端设备之间借助无线局域网技术（wi-fi）、蓝牙技术（bluetooth）与第四代通信技术（let-d2d）等技术实现终端设备之间的直接通信技术。
3.d2d技术允许相邻用户不需要经过基站直接进行通信，从而减轻基站的负担并使得通信系统容纳更多用户，一般只有远离基站且服务质量低的用户会采用d2d通信的通信方式来进行通信，并且d2d通信需要复用蜂窝小区中与基站进行通信的小区用户的频谱资源，随着下一代无线通信系统对更高的数据传输速率的需求增加，因此能提高系统的频谱效率。
4.然而，由于复用d2d通信会对小区用户与基站造成干扰，干扰范围包括上行频段对基站的干扰、下行频段对d2d接收端的干扰与d2d发射端对蜂窝网络的干扰等，所以d2d技术需将且干扰必须控制在一定的范围内。


技术实现要素：

5.为了改善对d2d技术使用过程中产生干扰并减少干扰产生的影响，本技术提供分布式智能反射表面辅助d2d通信系统。
6.本技术提供的分布式智能反射表面辅助d2d通信系统采用如下的技术方案：分布式智能反射表面辅助d2d通信系统，包括在小区内布设至少一个智能反射表面irs，构建得到至少一个d2d对，每个d2d对包括两个小区用户；建立所述小区内所有d2d对中小区用户的上行链路数据传输速率模型；建立所述小区内所有d2d对的通信速率模型；基于所述上行链路数据传输模型及所述通信速率模型进行优化，使得优化后的d2d通信速率及所述小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求。
7.通过采用上述技术方案，在小区内布设至少一个智能反射表面irs；irs对无线信号传播环境进行重塑；构建得到至少一个d2d对，每个d2d对包括两个小区用户，两个用户终端组成一个d2d对，使两个小区用户之间可实现终端间的通信，建立对应小区内所有d2d对中小区用户的上行链路数据传输速率模型，建立小区内所有d2d对的通信速率模型，使能对小区用户的传输速率与d2d对的通信速率进行调整与优化，irs的相移角矩阵经过优化后的irs能实现无源波束赋形，使d2d发送端的信号经过irs集中反射到d2d接收端，为小区用户提供更短的反射路径，提升d2d对之间的通信速率，同时能减小d2d通信过程中对小区用户
的干扰。
8.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.在小区内布设至少一个智能反射表面irs，irs对无线信号传播环境进行重塑，分别构建对应的d2d对，每个d2d对包括两个小区用户，分别建立小区内所有d2d对中小区用户的上行链路数据传输速率模型与所有d2d对的通信速率模型，使能对小区用户的传输速率与d2d对的通信速率进行调整与优化；2.irs的相移角矩阵经过优化后的irs能实现无源波束赋形，使d2d发送端的信号经过irs集中反射到d2d接收端，为小区用户提供更短的反射路径，提升d2d对之间的通信速率，同时能减小d2d通信过程中对小区用户的干扰。
附图说明
9.图1是本技术其中一实施例分布式智能反射表面辅助d2d通信方法的流程示意图；图1-1是本技术其中一实施例分布式智能反射表面辅助d2d通信方法的结构模型图；图2是本技术其中一实施例基于上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，使得优化后的d2d通信速率及小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求的流程示意图；图3是本技术其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的d2d对的复用因子的流程示意图；图3-1是本技术其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的d2d对的复用因子的加权二部图；图4是本技术其中一实施例对上行链路数据传输模型中的基站对小区用户波束赋形矢量进行优化的流程示意图；图5是本技术其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率进行优化的流程示意图；图5-1是本技术其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率进行优化的功率分配可行解示意图；图6是本技术其中一实施例分别就小区用户的发送功率取值范围的最大值与最小值获取功率分配的结果的流程示意图；图7是本技术其中一实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的irs的相移角矩阵进行优化的流程示意图；图8-1是本技术其中一实施例中的bcd算法比较了迭代次数与每次迭代后d2d通信达到的通信传输速率的坐标示意图；图8-2是本技术其中一实施例中比较了不同irs数量情况下d2d通信可达到的通信传输速率坐标示意图；图8-3是本技术其中一实施例中比较了d2d发送端不同最大发送功率情况下d2d通信可达到的数据传输速率示意图；图8-4是本技术其中一实施例中比较了在不同小区用户所需最小速率的情况下
d2d通信的数据传输速率；图8-5是本技术其中一实施例中比较d2d链路不同路径损耗系数情况下d2d通信的数据传输速率；图9是本技术其中一实施例分布式智能反射表面辅助d2d通信系统的结构框图。
具体实施方式
10.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
11.参照图1与图1-1，分布式智能反射表面辅助d2d通信方法，包括如下步骤：s110、在小区内布设至少一个智能反射表面irs，构建得到至少一个d2d对，每个d2d对包括两个小区用户。
12.其中，智能反射表面irs（intelligent reflecting surface）通过在平面上集成大量低成本的无源反射元件，重新配置无线传播环境，从而提高无线通信网络的性能，即irs通过控制其相移角矩阵来独立地反射入射信号来获取波束赋形矢量，小区也称蜂窝小区，指在蜂窝移动通信系统中其中的一个基站或基站的一部分（扇形天线）所覆盖的区域，在这个区域内小区用户可以通过无线信道与基站进行通信，至少一个irs分布设置于小区，对小区内的无线传播环境进行重新配置；小区内包括有多个小区用户，构建两个基于小区用户之间直接进行通信的d2d对，通过irs进行辅助通信，使两个小区用户之间能直接进行访问而不需经过基站的转发。
13.s120、建立小区内所有d2d对中小区用户的上行链路数据传输速率模型。
14.其中，上行链路指信号从小区用户到基站的物理通道，通过建立小区内所有d2d对中小区用户的上行链路数据传输速率模型，使能对小区内的小区用户的上行链路数据传输过程进行控制与优化，小区用户的上行链路传输模型为：
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（1）该模型中包含一个基站，用bs表示，还包含有l个irs，k个小区用户以及j（j≤k）对d2d对，一个小区用户的频谱资源只能被一对d2d对复用；第l个irs用irs l表示，每个irs含m个反射单元，第k个小区用户用cu k表示，而第j对d2d对的发送端用dt j表示，接受端用dr j表示；假设基站配备n根天线，且小区用户设备和d2d设备均为单天线设备，基站对cu k的接受波束赋形矢量用表示，，表示矩阵，表示矩阵的共轭转置，和分别表示cu k和dt j的发送功率；其中，为复用因子，当dt j复用了cu k到基站的上行链路的频段时即对cu k产生干扰，否则，；表示连接cu k到基站的直接信道，为dt j到基站的干扰信道；为irs 的相移角矩阵，表示由括号中元素构成的对角矩阵；表示cu k到irs l的信道，而和分别为irs l到bs和dt j到irs l的反射信道，b表示带宽，表示高斯白噪声。
15.s130、建立小区内所有d2d对的通信速率模型。
16.其中，其中小区内所有d2d通信的通信速率模型为：
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（2）其中，为dt j到dr j的直接信道，为cu k到dr j的直接干扰信道，为rs l到dt j的反射信道，通过建立小区内所有d2d对的通信速率模型，使便于在d2d对通信过程中对通信的速率进行控制与优化。
17.s140、基于上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，使得优化后的d2d通信速率及小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求。
18.其中，上行链路数据传输模型包括d2d对之间最大传输功率与小区用户的最大传输功率，预置要求为d2d通信速率最大化的同时满足小区用户的上行链路传输速率最小，通过对上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，同时需要满足d2d对之间最大传输功率与小区用户的最大传输功率，使同时对d2d通信速率、小区用户的最小传输速率、小区用户的上行链路最大传输功率与d2d最大传输功率进行优化。
19.本技术实施例分布式智能反射表面辅助d2d通信方法的实施原理为：在小区内布设至少一个智能反射表面irs，构建得到至少一个d2d对，每个d2d对包括两个小区用户，建立小区内所有d2d对中小区用户的上行链路数据传输速率模型，建立小区内所有d2d对的通信速率模型，基于上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，使得优化后的d2d通信速率及小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求。
20.预置要求为d2d通信速率最大化的同时小区用户的上行链路传输速率最小，通过对预置要求，使分别得到多个不同参数的取值范围与限制，：
其中，（3a）和（3b）为最大功率限制，和分别为cu k和dt j的最大信号发送功率；（3c）为cu最小传输速率限制，为小区用户通信所需的最小信号传输速率；（3d）和（3e）表示一个小区用户的频谱资源只能被一对d2d对复用，即（3d）为对j进行求和，（3e）为对k进行求和，（3d）与（3e）一起表示一个小区用户cu k只能被一对d2d对j复用；（3f）为波束赋形矢量归一化限制；（3g）为反射单元的相移角矩阵的模的限制。
21.由于上述优化问题（p1）含有多个变量且多个变量相互影响，无法直接得到各变量的最佳取值，因此我们采用基于块坐标下降bcd（block coordinate descent）算法将原优化问题分解为多个子问题，通过分别对复用因子、波束赋形矢量、功率分配以及相移角矩阵进行优化并不断迭代从而得到使d2d通信传输速率最大化的最优解：参照图2，基于上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，使得优化后的d2d通信速率及小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求，包括如下步骤：s210、以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的d2d对的复用因子进行优化。
22.其中，d2d通信需要复用蜂窝小区中与基站进行通信的小区用户的频谱资源，能大幅度提高系统的频谱效率。
23.s220、以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型中的基站对小区用户波束赋形矢量进行优化。
24.其中，通过优化波束赋形矢量，产生无源波束赋形，重塑无线信号传播环境，降低d2d对通信过程中对小区用户的干扰，同时提升d2d通信的数据传输速率。
25.s230、以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率进行优化。
26.其中，以预置要求为优化目标，分别对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率进行优化，使d2d通信速率最大的同时保证小区用户通信的通信质量。
27.s240、以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的irs的相移角矩阵进行优化，使得优化后的d2d通信速率最大化及小区用户的上行链路数据传输速率最小。
28.其中，irs的相移角矩阵经过优化后是智能反射表面能实现无源波束赋形，使d2d对发送端的信号经过irs集中反射到d2d接收端并使来自小区用户的上行链路干扰信号反射至基站端。
29.本技术实施例预置要求为d2d通信速率最大化的同时小区用户的上行链路传输速率最小，基于上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，使得优化后的d2d通信速率及小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求的实施原理为：以预置要求为优化目标，分别对d2d对的复用因子、基站对小区用户波束赋形矢量、小区用户的发送功率与d2d对的发送功率、小区用户的发送功率与d2d对的发送功率、irs的相移角矩阵进行优化，增加d2d通信的数据传输速率的同时降低对小区用户的干扰。
30.参照图3与图3-1，以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的d2d对的复用因子，包括如下步骤：s310、获取上行链路数据传输模型及通信速率模型中d2d对的初始复用因子。
31.其中，对小区用户cu k，若其上行链路频谱资源被d2d对j复用，必须满足复用后，令满足这一条件的cu为一复用集合，则对d2d对j来说，初始复用对象为：
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（4）然而，若系统中含多对d2d对，则同一小区用户可能成为多对d2d对的最佳复用对象，但当d2d对j无需复用小区用户的频谱资源时，其传输速率可表示为：（5）s320、在d2d对无需复用小区用户的频谱资源时，基于上行链路数据传输模型获取最大传输速率，减去d2d对的最大传输速率，得到复用增益。
32.其中，复用增益为结合式（2）与（5），即：
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（6）s330、基于d2d对的复用增益计算获得d2d对的优化复用因子。
33.其中，d2d对j的优化复用因子为：
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（7）
令d2d对集合和小区用户集合分别为加权二部图的两顶点集，但cu k能被d2d对j复用时采用连线jk，且该连线的权值即复用增益；该问题转化为图论中的加权二部图最大匹配问题，可使用基于匈牙利算法的km算法进行求解，其复杂度为；在执行时先检查图3-1是否是连通的，若是连通的对整个图执行km算法，若不是则对每个连通分支执行km算法；匈牙利算法用于找到二部图的最大匹配，即二部图中任意两条边没有相同的顶点，参照加权二部图，上方的k表示小区用户cu，下方j为d2d对，使用匈牙利算法即可实现每个cu只被一个d2d对连着即复用了；匈牙利算法默认每条边权重为1，km算法则是在二部图每条边加权的基础上实现最大匹配；km算法的核心即是找增广路径，在两个j都有一个最优的k时，看权重小的一条有没有另一个k适合，有的话则将这个权重小的j和另一个k相连，该条连线即为增广路径，若此时又发生冲突则重复上述操作断开连接重连，直到找到最大匹配每个j匹配一个k。
34.s340、将优化复用因子替换为上行链路数据传输模型及通信速率模型中的初始复用因子。
35.本技术实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的d2d对的复用因子的实施原理为：获取上行链路数据传输模型及通信速率模型中d2d对的初始复用因子，在d2d对无需复用小区用户的频谱资源时，基于上行链路数据传输模型获取最大传输速率，减去d2d对的最大传输速率，得到复用增益，基于d2d对的复用增益计算获得d2d对的优化复用因子，将优化复用因子替换为上行链路数据传输模型及通信速率模型中的初始复用因子。
36.参照图4、对上行链路数据传输模型中的基站对小区用户波束赋形矢量进行优化，包括如下步骤：s410、分别设置小区用户的发射功率、d2d对的信号发射功率与irs的相移角矩阵。
37.其中，对复用因子进行优化后，对cu k的信号发射功率、以及dt j的信号发射功率与irs的相移角矩阵进行固定，减少额外变量的干扰。
38.s420、当d2d对复用因子未被复用时，获取小区用户的上行链路的传输速率。
39.其中，当cu k的上行链路资源没有被复用即时，cu k的上行链路传输速率为：
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（8）s430、基于最大比率发送准则与小区用户的上行链路数据传输速率模型获取波束赋形矢量。
40.其中，由于cu k没有被d2d对复用，有最大比率发送准则可知，cu k的发送功率，此时波束赋形矢量为：
s440、当d2d对复用因子被复用时，通过阈值要求获取波束赋形矢量。
41.其中，当cu k的上行链路频段被复用即时，考虑到只有（3d）和（3g）含有波束赋形矢量，原优化问题转化为一可行解问题：其中，，，l为单位矩阵，，（9a）不等式的左边表达式为瑞利商形式，对瑞利商表达式，使其值最大的为矩阵的最大特征值对应的特征向量。
42.s450、将波束赋形矢量替换为上行链路数据传输模型中的波束赋形矢量。
43.本技术实施例对上行链路数据传输模型中的基站对小区用户波束赋形矢量进行优化的实施原理为：分别设置小区用户的发射功率、d2d对的信号发射功率与irs的相移角矩阵，当d2d对复用因子未被复用时，获取小区用户的上行链路的传输速率，基于最大比率发送准则与小区用户的上行链路数据传输速率模型获取波束赋形矢量，当d2d对复用因子被复用时，通过阈值要求获取波束赋形矢量，将波束赋形矢量替换为上行链路数据传输模型中的波束赋形矢量，使基站尽量减少d2d对之间通信的干扰。
44.参照图5与图5-1，以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率进行优化，包括如下步骤：s510、固定irs的相移角矩阵并基于预置要求获取小区用户的发送功率取值范围。
45.其中，固定irs的相移角矩阵，基于预置要求中的（3a）（3b）和（3c）可得到功率分配子问题，合并不等式（3a）和（3c）可得的取值范围为：
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（10）其中，，图5-1中，功率
分配的可行解区域参照图5-1中阴影区域所示，的值随增大而增大，随减小而减小，即5-1中中阴影区域可视为有界凸集，其最优取值位于该区域的边界上。
46.s520、分别就小区用户的发送功率取值范围的最大值与最小值获取功率分配的结果。
47.其中，当时，即如图5-1所示，最优功率分配为：
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（11）当时，即如图5-1所示，最优功率分配为：
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（12）s530、将分配的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率分别替换为上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率。
48.本技术实施例以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率进行优化的实施原理为：固定irs的相移角矩阵并基于预置要求获取小区用户的发送功率取值范围，分别就小区用户的发送功率取值范围的最大值与最小值获取功率分配的结果，将分配的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率分别替换为上行链路数据传输模型及通信速率模型中的小区用户的发送功率与d2d对的发送功率，通过分配小区用户的发送功率与d2d对的发送功率，进一步降低d2d对通信过程中对小区用户的干扰。
49.参照图6、分别就小区用户的发送功率取值范围的最大值与最小值获取功率分配的结果，包括如下步骤：s610、以小区用户的最大发送功率为纵坐标与以d2d对发送端的最大发送功率为横坐标建立坐标系。
50.s620、根据预置要求在坐标系内获取功率分配的结果。
51.本技术实施例分别就小区用户的发送功率取值范围的最大值与最小值获取功率分配的结果的实施原理为：对应图5-1中采用建立坐标系的形式，使功率分配的最优取值位于对应有界凸集的边界上。
52.参照图7、以预置要求为优化目标，对上行链路数据传输模型及通信速率模型中的irs的相移角矩阵进行优化，包括如下步骤：s710、获取小区用户的信干噪比sinr。
53.其中，信干噪比sinr（signal to interference plus noise ratio）为信号与干扰加噪声比，是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号（噪声和干扰）的强度的比
值，小区用户cu k的信干噪比为：其中，为了便于进行数学方面的计算与简写，分别令：，，，，，。
54.s720、获取d2d对发送端的sinr。
55.其中，d2d对j的sinr为：其中，为了便于进行数学方面的计算与简写，分别令：，，，。
56.s730、基于小区用户的信干噪比sinr与d2d对发送端的信干噪比对预置目标中包含有irs的相移角矩阵的部分进行改写。
57.其中，改写的过程为通过数学意义上的优化与改写，预置目标中的（3d）可改写为：
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(15)s740、分别固定d2d对的发送功率、小区用户的发送功率、基站对小区用户的波束赋形矢量与复用因子，以预置要求为优化目标，获取irs的相移角矩阵。
58.其中，当固定了d2d对的发送功率、小区用户的发送功率、基站对小区用户的波束赋形适量与复用因子，预置要求中的irs的相移角矩阵的优化问题可写作：s750、优化irs的相移角矩阵。
59.其中，将相移角矩阵的优化问题进行数学意义上的重写：
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(17)其中为辅助变量，对和皆为凹函数，通过对求一阶偏导数并令其为零可求得其最优解，将代入（17）可得，因此优化问题（p3）可等价为优化问题（p4）：采用二次转换将（p4）优化问题的目标函数的分式转换位下列形式：（19）展开（19）中的二次项，可得：
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(21)其中，，，。
60.同理，限制条件（15）可重写为：
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(22)其中，因此优化问题（p4）可转化为如下优化问题：
由于是关于的凸函数，我们可以通过连续凸逼近sca（successive convex approximation）来获取其下界，如下所示：
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(24)其中，在第n次迭代中获取，限制条件（24）可转化为：
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(25)该限制条件为一线性限制条件，因此（p5）可转化为：采用mm算法解决优化问题（p6），mm算法的核心思想时将原问题分解为一系列由替代函数取代原问题目标函数的子问题，假设原问题目标函数为，在第n+1次迭代时，我们找到其下界，但其满足：（1）；（2）；（3）三个条件时，可作为的替代函数，并可以通过不断迭代至收敛获取最优解：假设第n次迭代在处展开，如下不等式恒成立：
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(28)其中，为矩阵最大特征值，替代函数，第n次迭代的子问题为：由于，将（29）中的常数项舍弃，原问题简化为：其中，，由于（3g）中反射单元的相移角矩阵的模的条件非凸，(p8)仍为一非凸优化问题，通过引入一非负变量p，原优化问题转化为：若给定p的值，（p8）最优解为，为保证该最优解同时为原问题和对偶问题的最优解，p必须满足（25）的互补松弛条件，其中
；当p=0时，需满足（25），否则p》0；当p》0时，由于是关于p的单调函数，因此可通过二分法获取满足的p。
61.二分法对(p9)的解决方法为：1: 计算j(0)，若j(0)《q，终止运算，否则进行第2步；2：定义精度以及上界和下界；3: 计算；4：根据更新；5：若j(p)≥q，则令，否则令；6：若，终止运算，否则重复第3步。
62.bcd算法对（p1）的解决方法为：1：初始化和，令2：重复：3：通过km算法找到最优复用模式,4：固定和，通过解决（p2）找到合适的波束赋形矢量；5：固定5：固定和，通过（11）和（12）求得最优功率分配；6：固定6：固定以及，通过解决（p9）求得最优相移角矩阵；7：令；8：直至收敛；9：返回和的值。
63.仿真结果分析：仿真场景假设位于一个半径为200 m的小区，基站位于小区圆心，6个小区用户在小区中随机分布，irs的布置有两种方式，一种是在小区边缘均匀布置，一种是在小区中随机分布，3对d2d用户在irs附近随机生成；irs的相移角矩阵也有两种设置，一种是经过mm算法优化过的，一种则是在0到2π随机分布；带宽设为1mbps，噪声密度为-114 dbm/mhz；除非特殊说明，小区用户和d2d发送端最大发送功率均为25 dbm，小区用户上行链路最小传输速率为5 mbps，路径损耗模型如下：
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（32）其中，为参考距离米时的路径损耗，λ为波长，d为链路长度，为路径损耗系数，d2d链路路径损耗系数设为2，其余链路路径损耗系数设为3.75；小尺度衰落的信道模型采用莱斯信道模型，表达式如下：
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（32）其中，β为莱斯系数，设为3，为视距分量，，和分别定义为：
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（33）
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（34）其中，dt和dr分别为发送端和接收端的天线数量，d为天线间距，为简便我们设d/λ=1/2，和分别为信号到达角和离开角，我们令其随机生成于[0,2π]之间，为非视距分量即为瑞利衰落。
[0064]
图8-1比较了迭代次数与每次迭代后d2d通信达到的通信传输速率，从上至下分别是6个irs、6个irs和4个irs的情况，由图中可以看出经过接近30次的迭代bcd算法已基本收敛，这有效证明了bcd算法的收敛性。
[0065]
图8-2比较了不同irs数量情况下d2d通信可达到的通信传输速率，从上至下分别为irs边缘分布且irs相移角经过优化、irs随机分布且irs相移角经过优化、单个irs且其反射单元数量为分布式irs数量之和、irs边缘分布但irs相移角未经优化、irs随机分布但irs相移角未经优化以及系统中不含irs的情况；当irs数量多于10个时，系统中未经优化的irs随机分布时d2d通信的速率低于系统中不含irs时的情况，因为大量未经优化的irs分布在系统中时会产生大量的干扰链路，使得d2d用户受到小区用户的干扰增大。
[0066]
图8-3比较了d2d发送端不同最大发送功率情况下d2d通信可达到的数据传输速率，由图中可以看出随着最大发送功率的增大，d2d通信的数据传输速率单调递增，与比较不同irs数量时的情况相同，将经过优化后的irs布置在小区边缘时d2d通信的速率更高，且多个irs分布式布置比单个大irs布置更好，这是由于在小区边缘布置的irs能更好的服务于位于小区边缘的d2d用户，且多个irs能提供更短的反射路径使得路径损耗减小。
[0067]
图8-4比较了在不同小区用户所需最小速率的情况下d2d通信的数据传输速率，由图中可以看出随着小区用户与基站通信的最小传输速率的增大，d2d通信可达到的数据传输速率单调递减，且当小区用户所需速率大于10 mbps的情况下，布置了未经优化的irs和不含irs的系统d2d传输速率极低，可视作通信中断，而采用了优化后的分布式irs方案的系统d2d传输速率仍大于5 mbps，能一定程度上保证系统的正常运行。
[0068]
图8-5比较d2d链路不同路径损耗系数情况下d2d通信的数据传输速率，由图中可以看出，随着d2d链路路径损耗系数增大，d2d通信可达到的数据传输速率单调递减，但递减的幅度没有增大小区用户所需速率的情况下大；当d2d链路的路径损耗系数大于3.6时，布置了未经优化irs的系统以及不含irs的系统d2d通信的速率极低，而采用了分布式irs的系统d2d传输速率都超过了20 mbps，这是由于分布式irs为d2d对提供了更短的反射路径，使得路径损耗大幅减少，传输速率也能得到保证。
[0069]
参照图9，分布式智能反射表面辅助d2d通信系统，包括：
智能反射表面irs设置模块，用于在小区内布设至少一个irs，构建得到至少一个d2d对，每个d2d对包括两个小区用户；第一模型建立模块，用于建立小区内所有d2d对中小区用户的上行链路数据传输速率模型；第二模型建立模块，用于建立小区内所有d2d对的通信速率模型；优化模块，用于基于上行链路数据传输模型及通信速率模型进行优化，使得优化后的d2d通信速率及小区用户的上行链路数据传输速率满足预置要求。
[0070]
以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。