基于可重构全息超表面的无线通信中继装置、方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113726399A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202111000895.5(22)申请日2021.08.30(71)申请人杭州腓腓科技有限公司地址311215浙江省杭州市萧山区经济技术开发区建设二路666号信息港六期7幢201-19室(72)发明人张雨童邓若琪张浩波(51)Int.Cl.H04B7/155(2006.01)H04B7/06(2006.01)H01Q15/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称基于可重构全息超表面的无线通信中继装置、方法及系统(57)摘要本发明涉及一种基于可重构全息超表面的无线通信中继装置、方法及系统，所述方法包括：获取基站与中继装置之间的信道矩阵；获取中继装置与用户之间的信道矩阵；确定各用户接收到的信号；基于所述基站与中继装置之间的信道矩阵、所述中继装置与用户之间的信道矩阵以及用户接收到的信号构建目标函数；采用迭代式算法优化所述目标函数，得到最优解。本发明中的上述方法可使得用户通信系统的数据速率最大化。CN113726399ACN113726399A权利要求书1/2页1.一种基于可重构全息超表面的无线通信中继装置，其特征在于，所述装置包括：基站、中继装置以及用户；所述基站装有T根天线；所述中继装置装有包含K个馈源的可重构全息超表面。2.一种基于可重构全息超表面的无线通信中继方法，所述方法应用于如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述方法包括：获取基站与中继装置之间的信道矩阵；获取中继装置与用户之间的信道矩阵；确定各用户接收到的信号；基于所述基站与中继装置之间的信道矩阵、所述中继装置与用户之间的信道矩阵以及用户接收到的信号构建目标函数；采用迭代式算法优化所述目标函数，得到最优解。3.根据权利要求1所述的基于可重构全息超表面的无线通信中继方法，其特征在于，所述用户接收到的信号为：其中，l表示用户，l′表示除用户l以外的其他用户，V表示数字波束成形矩阵，HBR表示基站与中继装置之间的信道矩阵，HRU表示中继装置与用户之间的信道矩阵，M表示由元素构成的矩阵，ks表示参考波在可重构全息超表面传播的传播矢量，为第k个馈源到第(m,n)个辐射单元的距离矢量，zl为信道中的高斯白噪声。4.根据权利要求1所述的基于可重构全息超表面的无线通信中继方法，其特征在于，所述目标函数为：HTr(VV)＜PT其中，l表示用户，l′表示除用户l以外的其他用户，V表示数字波束成形矩阵，HBR表示基站与中继装置之间的信道矩阵，HRU表示中继装置与用户之间的信道矩阵，M表示由元素构成的矩阵，ks表示参考波在可重构全息超表面传播的传播矢量，为H第k个馈源到第(m,n)个辐射单元的距离矢量，σ表示噪声，V表示矩阵V的共轭转置，PT表示基站的总发射功率，Tr表示矩阵的迹运算。5.根据权利要求1所述的基于可重构全息超表面的无线通信中继方法，其特征在于，所述采用迭代式算法优化所述目标函数，得到最优解具体包括：保持全息波束成形矩阵不变，求解功率分配问题，得到数字波束成形矩阵；基于所述数字波束成形矩阵优化全息波束成形矩阵；2CN113726399A权利要求书2/2页重复上述步骤直到两次相邻的迭代数据速率的差值小于预设阈值。6.根据权利要求5所述的基于可重构全息超表面的无线通信中继方法，其特征在于，所述保持全息波束成形矩阵不变，求解功率分配问题，得到数字波束成形矩阵具体采用如下公式：其中，P＝diag{p1,p2,…,pL}是一个对角矩阵，最HH‑1优的μl为Q(QQ)的第l个对角元素，ν为满足等式7.根据权利要求5所述的基于可重构全息超表面的无线通信中继方法，其特征在于，基于所述数字波束成形矩阵优化全息波束成形矩阵具体包括：基于所述数字波束成形矩阵，采用分支定界法确定每个辐射单元最优的离散幅度值，II令Sm,n∈{0,1,2,…,2‑2,2‑1}，通过优化整数Sm,n确定全息波束成形矩阵。8.一种基于可重构全息超表面的无线通信中继系统，其特征在于，所述系统包括：基站与中继装置之间的信道矩阵获取模块，用于获取基站与中继装置之间的信道矩阵；中继装置与用户之间的信道矩阵获取模块，用于获取中继装置与用户之间的信道矩阵；用户接收信号确定模块，用于确定各用户接收到的信号；目标函数构建模块，用于基于所述基站与中继装置之间的信道矩阵、所述中继装置与用户之间的信道矩阵以及用户接收到的信号构建目标函数；最优解求取模块，用于采用迭代式算法优化所述目标函数，得到最优解。3CN113726399A说明书1/7页基于可重构全息超表面的无线通信中继装置、方法及系统技术领域[0001]本发明涉及无线通信领域，特别是涉及基于可重构全息超表面的无线