CN114244657A - 多用户场景下的智能反射表面选择方法 - Google Patents

多用户场景下的智能反射表面选择方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114244657A
CN114244657A CN202111591367.1A CN202111591367A CN114244657A CN 114244657 A CN114244657 A CN 114244657A CN 202111591367 A CN202111591367 A CN 202111591367A CN 114244657 A CN114244657 A CN 114244657A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ris
user
coefficient
kth
channel capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111591367.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114244657B (zh
Inventor
曾嵘
阮伟飞
高英博
吕群芳
施浏晟
舒信阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soyea Technology Co Ltd
Original Assignee
Soyea Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Soyea Technology Co Ltd filed Critical Soyea Technology Co Ltd
Priority to CN202111591367.1A priority Critical patent/CN114244657B/zh
Publication of CN114244657A publication Critical patent/CN114244657A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114244657B publication Critical patent/CN114244657B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/0224—Channel estimation using sounding signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/336—Signal-to-interference ratio [SIR] or carrier-to-interference ratio [CIR]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/382—Monitoring; Testing of propagation channels for resource allocation, admission control or handover
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
    • H04L25/0242—Channel estimation channel estimation algorithms using matrix methods
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
    • H04L25/0256—Channel estimation using minimum mean square error criteria

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多用户场景下的智能反射表面选择方法，应用于多用户场景下RIS的选择问题，所述的选择方法在基站向各个用户发送相应的导频符号之后，各个接收端估计存在RIS的信道估计参数HRIS，K和不存在RIS时的信道估计参数
Figure DDA0003429243830000011
然后各个用户计算存在RIS和不存在RIS时的***理想信道容量Ck和

Description

多用户场景下的智能反射表面选择方法
技术领域
本发明涉及人工电磁表面结构，尤其涉及一种多用户场景下的智能反 射表面选择方法。
背景技术
在多用户通信场景下，***中有多个用户同时进行通信。由于多个用 户所处的传播环境不同，因此***在进行资源调度时需要综合考虑不同用 户所处的无线传播环境来确定***资源的分配，以期达到***性能最优。 智能反射表面(ReconfigurableIntelligent Surface，RIS)是一种具有可编程 电磁特性的人工电磁表面结构，由超材料技术发展而来。传统超材料可以 实现电磁黑洞和电磁隐身衣等奇特物理现象，但是其通过等效媒质参数描 述，表现为功能单一且固化的模拟超材料。而近年来迅速发展的RIS技术具有电磁特性实时可编程的特点。实时可编程是革命性的技术飞跃，它允 许超表面改变其电磁特性，从而实现传统超材料无法实现的各种功能。RIS 通常由大量精心设计的电磁单元排列组成，通过给电磁单元上的可调元件 施加控制信号，可以动态地控制这些电磁单元的电磁性质，进而实现以可 编程的方式对空间电磁波进行主动的智能调控，形成幅度、相位、极化和 频率等参数可控制的电磁场。这一机制提供了RIS的电磁世界和信息科学 的数字世界之间的接口，对于未来无线网络的发展极具吸引力。目前关于 RIS的应用研究主要集中在RIS结构和调控，信道估计以及部署位置和形 态等，对于多用户场景下的RIS选择问题尚未涉及。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种提高***吞吐量的场景下的智 能反射表面选择方法。
为了到达上述目的，本发明设计的多用户场景下的智能反射表面选择 方法，应用于多用户场景下RIS的选择问题，所述的选择方法包括以下步 骤：
S1、基站向各个用户发送相应的导频符号；
S2、各个接收端估计存在RIS的信道估计参数HRIS，k和不存在RIS时的信道 估计参数
Figure BDA0003429243820000021
其中HRIS，k为第k个用户估计的存在RIS的信道参数，
Figure BDA0003429243820000022
为第k个用户估计的不存在RIS时的信道参数，且信道估计方法使用基于 导频符号的最小均方误差算法；
S3、各个用户计算存在RIS和不存在RIS时的***理想信道容量Ck和
Figure BDA0003429243820000023
S4、初始化用户搜索集合R＝{k|1≤k≤U}，其中U为***中的用户数；
S5、计算存在RIS时的最大***理想信道容量对应的用户K，即 K＝argmaxCk k∈R；
S6、比较K用户的存在RIS和不存在RIS时的***理想信道容量，如果
Figure BDA0003429243820000024
则转步骤S8，否则转步骤S7；
S7、更新搜索集合R＝{k|k∈R且k≠K}，如果
Figure BDA0003429243820000025
则转步骤S5，否则， K＝0转步骤S8；
S8、计算第k个用户的RIS系数，并将该系数配置到相应的RIS中，其中 RIS系数的计算可根据最大信噪比准则或者最大接收信号功率准则来进行 计算，也可以根据当前收发端和RIS的位置信息进行计算获得。
进一步的方案是，多用户场景下的智能反射表面选择方法，所述的Ck和
Figure BDA0003429243820000026
的计算公式为：
Figure BDA0003429243820000027
Figure BDA0003429243820000028
其中，Mk为第k个用户的接收天线数，det[H]表示矩阵H的行列式， (*)H表示共轭转置，SNRk为第k个用户的接收信号信噪比，其可通过第k 个用户每个接收天线的平均接收信号功率Pk和第k个用户的接收端噪声方 差σk计算获得，即
Figure BDA0003429243820000031
本发明所设计的多用户场景下的智能反射表面选择方法，通过对存在 在和不存在RIS情况下的理想信道容量的比较，从而筛选出存在RIS情况 下的优解，并根据此情况下的最大理想信道容量计算出所对应的用户，然 后在此用户的基础上算出用户的RIS系数，并将该系数配置到相应的RIS 中，实现了利用各个用户的信道估计结果自适应地将RIS资源分配给最合 适的用户，提高了RIS的使用效率，使得RIS资源分配能够动态地适配当 前各用户的传播环境，使得***总体吞吐量最优。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效， 以下结合较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功 效，详细说明如后。
实施例1。
本实施例描述的多用户场景下的智能反射表面选择方法，应用于多用 户场景下RIS的选择问题，所述的选择方法包括以下步骤：
S1、基站向各个用户发送相应的导频符号；
S2、各个接收端估计存在RIS的信道估计参数HRIS，k和不存在RIS时的信道 估计参数
Figure BDA0003429243820000032
其中HRIS，k为第k个用户估计的存在RIS的信道参数，
Figure BDA0003429243820000033
为第k个用户估计的不存在RIS时的信道参数，且信道估计方法使用基于 导频符号的最小均方误差算法；
S3、各个用户计算存在RIS和不存在RIS时的***理想信道容量Ck和
Figure BDA0003429243820000034
所述的Ck和
Figure BDA0003429243820000035
的计算公式为：
Figure BDA0003429243820000036
Figure BDA0003429243820000041
其中，Mk为第k个用户的接收天线数，det[H]表示矩阵H的行列式，(*)H表 示共轭转置，SNRk为第k个用户的接收信号信噪比，其可通过第k个用户 每个接收天线的平均接收信号功率Pk和第k个用户的接收端噪声方差σk计 算获得，即
Figure BDA0003429243820000042
S4、初始化用户搜索集合R＝{k|1≤k≤U}，其中U为***中的用户数；
S5、计算存在RIS时的最大***理想信道容量对应的用户K，即 K＝argmaxCk k∈R；
S6、比较K用户的存在RIS和不存在RIS时的***理想信道容量，如果
Figure BDA0003429243820000043
则转步骤S8，否则转步骤S7；
S7、更新搜索集合R={K|K∈R且k≠K}，如果
Figure BDA0003429243820000044
则转步骤S5，否则， K＝0转步骤S8；
S8、计算第k个用户的RIS系数，并将该系数配置到相应的RIS中，其中 RIS系数的计算可根据最大信噪比准则或者最大接收信号功率准则来进行 计算，也可以根据当前收发端和RIS的位置信息进行计算获得。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明， 任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭 示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱 离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何 简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种多用户场景下的智能反射表面选择方法，应用于多用户场景下RIS的选择问题，其特征在于，所述的选择方法包括以下步骤：
S1、基站向各个用户发送相应的导频符号；
S2、各个接收端估计存在RIS的信道估计参数HRIS，k和不存在RIS时的信道估计参数
Figure FDA0003429243810000011
其中HRIS，k为第k个用户估计的存在RIS的信道参数，
Figure FDA0003429243810000012
为第k个用户估计的不存在RIS时的信道参数，且信道估计方法使用基于导频符号的最小均方误差算法；
S3、各个用户计算存在RIS和不存在RIS时的***理想信道容量Ck和
Figure FDA0003429243810000013
S4、初始化用户搜索集合R＝{k|1≤k≤U}，其中U为***中的用户数；
S5、计算存在RIS时的最大***理想信道容量对应的用户K，即K＝argmaxCkk∈R；
S6、比较K用户的存在RIS和不存在RIS时的***理想信道容量，如果
Figure FDA0003429243810000014
则转步骤S8，否则转步骤S7；
S7、更新搜索集合R＝{k|k∈R且k≠K}，如果
Figure FDA0003429243810000015
则转步骤S5，否则，K＝0转步骤S8；
S8、计算第k个用户的RIS系数，并将该系数配置到相应的RIS中，其中RIS系数的计算可根据最大信噪比准则或者最大接收信号功率准则来进行计算，也可以根据当前收发端和RIS的位置信息进行计算获得。
2.根据权利要求1所述的多用户场景下的智能反射表面选择方法，其特征在于，所述的Ck和
Figure FDA0003429243810000016
的计算公式为：
Figure FDA0003429243810000017
Figure FDA0003429243810000018
其中，Mk为第k个用户的接收天线数，det[H]表示矩阵H的行列式，(*)H表示共轭转置，SNRk为第k个用户的接收信号信噪比，其可通过第k个用户每个接收天线的平均接收信号功率Pk和第k个用户的接收端噪声方差σk计算获得，即
Figure FDA0003429243810000021
CN202111591367.1A 2021-12-23 2021-12-23 多用户场景下的智能反射表面选择方法 Active CN114244657B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111591367.1A CN114244657B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 多用户场景下的智能反射表面选择方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111591367.1A CN114244657B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 多用户场景下的智能反射表面选择方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114244657A true CN114244657A (zh) 2022-03-25
CN114244657B CN114244657B (zh) 2023-12-15

Family

ID=80762201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111591367.1A Active CN114244657B (zh) 2021-12-23 2021-12-23 多用户场景下的智能反射表面选择方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114244657B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245647A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Zte Corporation Systems and methods for ue-controlled smart node

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2787662A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-24 Research In Motion Limited A method of determining channel state information
US20130051490A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Research In Motion Limited Method of determining channel state information
CN109005551A (zh) * 2018-07-10 2018-12-14 南京邮电大学 一种非理想信道状态信息的多用户noma下行功率分配方法
CN111010219A (zh) * 2019-11-28 2020-04-14 东南大学 可重构智能表面辅助的多用户mimo上行链路传输方法
CN112422162A (zh) * 2020-12-10 2021-02-26 中山大学 智能反射面鲁棒波束成形方法及***
CN112994770A (zh) * 2021-02-04 2021-06-18 南京邮电大学 基于部分csi的ris辅助多用户下行鲁棒无线传输方法
CN113225275A (zh) * 2021-04-25 2021-08-06 杭州电子科技大学 基于定位信息辅助的信道估计方法及***
CN113271597A (zh) * 2021-04-15 2021-08-17 广东工业大学 可重构智能表面辅助非正交多址接入的安全通信优化方法
CN113285897A (zh) * 2021-05-17 2021-08-20 杭州电子科技大学 车联网环境下ris***中基于定位信息辅助的信道估计方法及***
CN113765581A (zh) * 2021-09-27 2021-12-07 北京理工大学 基于压缩感知与波束对齐的ris快时变信道估计方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2787662A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-24 Research In Motion Limited A method of determining channel state information
EP2562952A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-27 Research In Motion Limited A method of determining channel state information
US20130051490A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Research In Motion Limited Method of determining channel state information
CN109005551A (zh) * 2018-07-10 2018-12-14 南京邮电大学 一种非理想信道状态信息的多用户noma下行功率分配方法
CN111010219A (zh) * 2019-11-28 2020-04-14 东南大学 可重构智能表面辅助的多用户mimo上行链路传输方法
CN112422162A (zh) * 2020-12-10 2021-02-26 中山大学 智能反射面鲁棒波束成形方法及***
CN112994770A (zh) * 2021-02-04 2021-06-18 南京邮电大学 基于部分csi的ris辅助多用户下行鲁棒无线传输方法
CN113271597A (zh) * 2021-04-15 2021-08-17 广东工业大学 可重构智能表面辅助非正交多址接入的安全通信优化方法
CN113225275A (zh) * 2021-04-25 2021-08-06 杭州电子科技大学 基于定位信息辅助的信道估计方法及***
CN113285897A (zh) * 2021-05-17 2021-08-20 杭州电子科技大学 车联网环境下ris***中基于定位信息辅助的信道估计方法及***
CN113765581A (zh) * 2021-09-27 2021-12-07 北京理工大学 基于压缩感知与波束对齐的ris快时变信道估计方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B417科研笔记: "智能反射面|多IRS场景的***数学建模", 《CSDN BLOG》 *
HONGLIANG ZHANG ET.AL: "Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multi-User Communications: How Many Reflective Elements Do We Need?", 《IEEE WIRELESS COMMUNICATIONS LETTERS 》, vol. 10, no. 5, XP011853265, DOI: 10.1109/LWC.2021.3058637 *
周游等: "无线通信***中的智能反射面研究综述", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, vol. 22, no. 03 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245647A1 (en) * 2022-06-24 2023-12-28 Zte Corporation Systems and methods for ue-controlled smart node

Also Published As

Publication number Publication date
CN114244657B (zh) 2023-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Razavilar et al. Software radio architecture with smart antennas: a tutorial on algorithms and complexity
CN113179232B (zh) 一种基于深度学习的无源智能反射表面的信道估计方法
US8040278B2 (en) Adaptive antenna beamforming
Ozdemir et al. Dynamics of spatial correlation and implications on MIMO systems
KR101268691B1 (ko) 스마트 안테나 시스템에서 빔 성형에 의해 데이터를수신하는 장치 및 방법
US11005540B2 (en) Method and system for multiple input, multiple output communications in millimeter wave networks
CN113114317B (zh) 一种irs辅助下行多用户通信***的相移优化方法
WO2009039067A2 (en) Closed-loop beamforming weight estimation in frequency division duplex systems
CN114070365B (zh) 一种智能反射表面辅助的低射频复杂度多用户mimo上行频谱效率优化方法
CN108390708B (zh) 宽带毫米波透镜***基于时延补偿的单载波传输设计方法
Goldberg et al. Downlink beamforming for spatially distributed sources in cellular mobile communications
JP2012502539A (ja) ビーム形成システムおよびビーム形成方法
CN104737481A (zh) 发送机和无线通信方法
CN109120316A (zh) 一种基于最大化最小相位差值的混合波束成形方法
CN112769726A (zh) 基于智能反射表面辅助通信***无源波束赋形优化方法
Shen et al. Deep learning for super-resolution channel estimation in reconfigurable intelligent surface aided systems
CN114244657B (zh) 多用户场景下的智能反射表面选择方法
CN100442904C (zh) 用于群播业务***的下行波束赋形方法
CN113824477A (zh) 离散透镜天线阵列辅助的多用户大规模mimo优化方法
Eisenbeis et al. Hybrid beamforming analysis based on MIMO channel measurements at 28 GHz
Yang et al. 3D beamforming based on deep learning for secure communication in 5G and beyond wireless networks
CN115882911A (zh) 一种非理想硬件条件下的多用户通信***物理层控制方法
CN116056118A (zh) 基于主被动混合智能超表面的无线通信传输方法及***
CN108649976A (zh) 一种无线传感网中基于双环的节点选择旁瓣抑制方法
KR20180080768A (ko) 복수의 무선 신호들을 컴바이닝하는 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant