一种基于公平性的智能反射表面选择辅助传输系统用户选择方法

本发明涉及一种基于智能反射表面的信号传输方法，尤其考虑基于不同用户不同的传输条件进行选择，从而提升系统的传输性能。

背景技术：

1、智能反射表面(irs)能够在不消耗功率前提下有效提升无线信道传输质量，被视为6g热门候选技术。它由大量的低复杂度的、低成本的无源反射元件在平面上组合而成的，是一种能够智能配置无线环境的表面，结构简单，成本低廉并且适合大规模部署。irs采用被动反射信号的工作方式，通过控制电路调整反射单元的结构、改变反射系数，从而调控反射波束的方向和强度，该技术也被称为被动波束赋形。与传统中继相比，irs结构简单、功耗极小且易于部署。通过反射信号进行辅助传输，irs可以有效改善信号质量，因此能够有效解决无线通信的高速传输、广域覆盖等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于给出一种irs辅助无线通信系统中能够兼顾传输效率和公平性的用户选择方法。本发明要解决的技术问题为：在大量用户需要依赖irs和基站进行传输的场景下，如何有效的选择传输的用户。和传统方法相比，该方法兼顾传输效率和公平性。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种基于公平性的智能反射表面选择辅助传输系统用户选择方法，无线通信系统由一个基站bs、一个irs和若干用户三部分组成。irs具有n个反射单元，位于基站和用户之间，用于辅助通信。基站和用户都配有单天线，在基站距离用户较远或者有障碍的情况下，只能通过中间的irs辅助进行传输。

4、用户端除了接收噪声，同时受到周围同频率小区的共道干扰，因此，第i个用户处的瞬时接收信号可以表示为

5、

6、其中，等式右端依次代表的是期望信号，聚合干扰和高斯噪声，其中s是bs的发射信号，p是bs的平均发射功率，δ是路径衰减指数，n是irs反射单元的个数，dsi和did,i分别代表基站bs到irs和irs到第i个用户的距离，n是第i个用户处产生的均值为零功率为的高斯白噪声。φj是irs第j个反射单元产生的可调相位，hj和gi,j分别表示bs到第j个irs反射单元的信道和第j个irs反射单元到第i个用户d的信道，其中|hj|＝αj，|gi,j|＝βi，各自的αi，βi表示服从独立分布的瑞利衰落信道幅度，hcci,i是第i个用户的聚合干扰信道，si,i表示第i个用户的聚合干扰信号。irs反射单元的可调相位φj设定为抵消信道hi的相位φi、信道gi的相位θi的影响，得到最优的irs传输效果。基于用户d处的瞬时接收信号公式，可以得到在d处瞬时信干噪比(sinr)为

7、

8、根据香农容量公式，可以得到第i个用户单独传输时的系统容量

9、

10、为了最大化系统容量，需要对所要传输的用户进行合理的选择，具体包括以下步骤

11、步骤一，基站、irs、用户三者进行协作信道估计，估计三者之间的信道情况；

12、步骤二，根据信道估计情况，按照计算每个用户单独传输时的容量，其中p表示基站发射功率，dsi和did,i分别表示基站到irs的距离以及irs到第i个用户的距离，δ表示衰落因子，αj和βi,j分别表示基站到irs第j个反射单元的信道幅值和irs第j个反射单元到第i个用户的信道幅值，hcci,i表示聚合干扰信道，表示第i个用户的接收噪声方差。

13、步骤三，根据基站、irs、用户的位置关系以及三者之间的信道，根据选择第个用户进行传输，其中ci表示第i个用户的单独传输的容量，α表示权重因子，ti表示第i个用户等待时间；当α取值接近0时，ci作为用户选择的主要参考依据，此时用户选择更加注重传输效率，随着α取值增大，用户等待时间逐渐成为选择用户的主要参考依据，此时用户选择更加注重公平性。

14、步骤四，根据第个用户的信道调整irs的反射角度，使得irs每个单元的角度刚好等于其两端信道复平面角度的相反数；

15、步骤五，基站向irs发送信号，irs的每个单元根据设定角度对信号进行反射，第个用户接收来自irs反射的信号。

16、与现有技术相比，本发明在大量用户需要依赖irs和基站进行传输的场景下，在进行用户选择时能够同时兼顾传输效率和公平性。

技术特征：

1.一种基于公平性的智能反射表面选择辅助传输系统用户选择方法，其特征在于，无线通信系统由一个基站、一个irs和若干用户三部分组成，irs具有n个反射单元，位于基站和用户之间，用于辅助通信，基站和用户都配有单天线，在基站距离用户较远或者有障碍的情况下，只能通过中间的irs辅助进行传输；

技术总结
本发明公开了一种基于公平性的智能反射表面选择辅助传输系统用户选择方法，系统利用智能反射表面(Intelligent Reflection Surface，IRS)进行辅助通信，通过对于用户的选择，在兼顾公平性的基础上，提升系统的资源利用率。系统在运行时，根据信道状态信息、用户历史通信情况选定给定用户，然后发送端给IRS发送信号，并由IRS反射给选定用户接收。利用本发明，可以在兼顾公平性前提下提升系统容量。

技术研发人员：宋康,苗圃,殷作亮,王雯鹤,滕昭玮,徐芳冰,郝雅娴,闫国豪
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12