重庆邮电大学李国权获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利基于索引调制的IRS辅助MISO系统资源分配方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116346184B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310148844.X,技术领域涉及:H04B7/06;该发明授权基于索引调制的IRS辅助MISO系统资源分配方法是由李国权;王玉慧;熊军洲;林金朝;庞宇;朱宏钰设计研发完成,并于2023-02-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于索引调制的IRS辅助MISO系统资源分配方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于索引调制的IRS辅助MISO系统资源分配方法,属于无线通信领域。该方法将基于索引调制的IRS用于辅助下行MISO系统,其中将IRS进行分组,被激活的IRS元素组通过无源波束形成提高接收信号功率,同时通过反射传输空域信息。优化问题是在假设信道信息已知的前提下,通过联合优化接入点处的波束赋形和IRS处的相移矩阵来最大化系统的和速率。采用交替优化方法对的非凸问题求解。本发明可实现比传统的全反射IRS辅助系统更高的速率性能。
本发明授权基于索引调制的IRS辅助MISO系统资源分配方法在权利要求书中公布了:1.一种基于索引调制的IRS辅助MISO系统资源分配方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤: S1:搭建基于索引调制的IRS用于辅助MISO系统:根据IRS反射单元的个数进行分组,设置每一组IRS反射单元的反射系数相同,再确定额外发送比特数以及发送比特与IRS被激活单元序号的空域映射关系; S2:根据步骤S1确定的映射关系,发射端信号分为两部分,一部分用于实现IRS激活部分的映射,另一部分将发射端调制信号发送给IRS,通过空域映射激活IRS单元组,再由IRS将携带了幅相调制符号和反射元件序号的信号发射给合法接收端;在相移约束和发射功率约束的前提下,以最大化系统和速率为目标; S3:采用交替优化方法将目标函数的非凸问题转化为凸优化问题的形式,设计IRS相移矩阵及发端波束赋形;具体包括以下步骤: S31:根据步骤S2的优化目标,先给定波束赋形初值,优化IRS相移矩阵,即采用流行优化的方式对IRS相移矩阵进行求解; S32:根据步骤S31的结果,给定一组相移矩阵,优化波束赋形矩阵,即采用WMMSE算法将问题转化为一个凸问题进行迭代求解;其中,WMMSE算法表示加权最小均方误差算法; 步骤S1中,搭建基于索引调制的IRS辅助MISO系统,简称为IM-IRS-MISO系统的下行链路通信系统模型,具体为:考虑下行IRS辅助的多用户MISO下行无线系统,其中部署了由N个反射元件组成的IRS,以协助从配备M个发射天线的AP向其附近的K个单天线用户进行传输;将N个IRS元素分成G组,分别由反射系数相同的个相邻元素组成;IRS与智能控制器相连,发射端将数据流分为两部分,一部分用于实现IRS激活部分的映射,另一部分将发射端调制信号发送给IRS,再由IRS将携带了幅相调制符号和反射元件序号的信号发射给合法接收端; IRS的信息比特通过开状态组的索引来传递,对于有G组IRS元件的一个IRS来说,有L组IRS元件处于开状态,L≤G,反射面的激活方式共有种,通过索引传送的信息比特为log2Nc,另表示L个开状态组的索引,对于给定开状态组的索引,IRS元件组的开关状态表示为一个向量s,每一项为: IRS元素组的反射系数用一个向量表示,记为每一项为: 其中,βg∈[0,1],φg∈0,2π],分别表示开状态组的反射幅度和反射相移;开状态组的反射幅度都设为最大值,即:βg=1, 令分别表示从AP到IRS,从IRS到用户,从AP直接到IRS的基带信道,其中,和分别代表与第g组IRS元素相关的对应信道; 步骤S2具体包括:用sk表示发送给用户k的数据符号,是具有零均值和单位方差的独立随机变量;然后,在AP处发送的信号表示为: 其中,wk表示第k个用户的发射波束赋形向量,K表示总的用户数; 第k个用户处的接收信号为: 其中,表示从AP直接第k个用户的基带信道;表示从AP经过IRS到第k个用户的基带信道;θ=Φs,nk表示第k个用户接收机处的加性高斯白噪声,服从均值为0,方差为σ2的高斯随机分布;第k个用户将来自其他用户的所有信号作为干扰;用户k处的sk的解码信干噪比γk为: 其中,表示噪声功率; 此外,传输功率限制为: 其中,PT表示发射端总功率; 目标函数为: 其中,W表示发射端波束赋形矩阵。
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