1.一种IRS辅助MIMO系统的优化方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:设定基站配置数据,定义用于数据传输的发射天线数N、信号向量SN、直接和间接信道,以及反射相移θi∈[0,2π],i=1,2,...Nr,Nr为IRS的无源反射元件数量;
S2:定义系统有效信道Heff:
S3:以发射端和接收端之间空间路径的总增益最大为准则,以系统传输效率最大化为目标函数建立优化问题模型;建立的优化问题模型如下:*
s.t.Θ=β·diag(v)
|v(i)|=1,i=1,2,...,Nr式中, 且与IRS的反射矩阵v相
互独立,Hr为IRS到接收端的信道,M为发射端到IRS的信道,v(i)为反射矩阵v中的第i项,Hd为发射端到接收端的信道,Nb为接收端的天线数,β为每个反射元件的振幅;
S4:对优化问题模型进行简化,并采用半定松弛法放松优化问题模型的约束条件;包括:S4.1:令 应用
引入相关矩阵T到所述步骤S3中的优化问题模型中:H H
令x=[t·v ,t] ,t为一个满足 且|t|=1的辅助变量,使得步骤S3中的优化问题模型可以简化为:s.t.|u(i)|=1,i=1,2,...,Nr+1,u=x其中 λmin(T)为T的最小特征值,Nr为IRS中无源反射元件数量,u(i)为u中的第i项;
H
S4.2:引入一个优化变量X=xx , 且满足X>0,rank(X)=1,采用半定松弛法放松所述步骤S4.1中的约束条件,可得简化后的优化问题模型:S5:采用线性ADMM算法求解优化问题模型,将目标函数用泰勒展开近似替代,消除其中一个变量的迭代过程中矩阵的逆运算;ADMM算法获得的迭代策略为:k+1 k ‑1 k
u =∠(x‑ρ v')
其中ρ和λ均为正参数, 为与优化问题模型中的约束条件对应的拉格朗日乘数。
2.一种存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被设置为运行时实现根据权利要求1所述的IRS辅助的MIMO系统的波形束优化方法。
3.一种IRS辅助的MIMO系统,包括IRS、发射端、接收端及用于控制所述IRS的控制器,其特征在于,所述控制器包括根据权利要求2所述的存储介质。