1.一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法,其特征在于,包括:获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息;
基于获取的所述信道状态信息,采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择;
在反馈受限条件下,对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化;
基于量化结果,计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率,并得到系统下行传输有效速率;
在所述基站的发射功率受限条件下,以所述RIS节点的相位为约束,以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量,构建所述系统下行传输有效速率最大化问题;
对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解,基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
2.根据权利要求1所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法,其特征在于,所述采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择包括:根据获取的所述信道状态信息,计算所述基站的各发射天线对应的信道增益:;
式中, , 为基站的发射天线数量, 为基站到用户终端、RIS节点到用户终端、基站到RIS节点的路径损耗; 为基站的第 个发射天线对应的信道增益, 为基站的第 个发射天线到用户终端的信道状态信息;
, 为RIS节点到用户终端的信道状态信息向量, 为RIS节点的第 个反射单元到用户终端的信道状态信息, 为RIS节点的反射单元数量; ,为基站的第 个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量的共轭转置, 为基站的第 个发射天线到RIS节点的第 个反射单元的信道状态信息;
选取预设数量 的数值最大的信道增益对应的发射天线,作为选择结果。
3.根据权利要求2所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法,其特征在于,所述量化结果为:;
式中, 为 的量化值向量和量化误差向量, 为 的量化值向量和量化误差向量, , 为选择的发射天线到用户终端的信道状态信息向量, 为选择的第 个发射天线到用户终端的信道状态信息。
4.根据权利要求3所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法,其特征在于,所述计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率包括:基于选择的所述发射天线,确定所述用户终端从所述基站接收的信号 为:;
式中,为基站发送的信号, ,为期望运算函数; 为基站的发射功率,为RIS节点的相移矩阵, ,为RIS节点的反射单元相位向量,为虚数, 为RIS节点的第 个反射单元的相位, ,为对角化函数; , 为选择的发射天线到RIS节点的反射单元的视距信道矩阵, 为选择的第 个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量,, 为选择的第 个发射天线到RIS节点的第 个反射单元的信道状态信息; 为选择的发射天线的波束赋形向量的共轭转置,, 为选择的第 个发射天线的预编码权重, 为方差为 、均值为0的高斯白噪声, 为噪声功率;
将所述量化结果代入所述用户终端接收的信号 ,可得:;
根据所述用户终端接收的信号 计算所述用户终端的信干噪比 :;
根据所述用户终端的信干噪比 计算所述基站到所述用户终端的传输速率 :;
获取量化的信道的量化比特 、信道相干时间 和信道带宽 ,计算所述基站到所述用户终端的反馈速率 :;
根据所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率计算所述系统下行传输有效速率 :。
5.根据权利要求4所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法,其特征在于,所述系统下行传输有效速率最大化问题为:;
;
;
所述对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解包括:;
;
对所述 进行交替优化,直至 收敛,得到给定 下最优的选择的发射天线的波束赋形向量 和RIS节点的相移矩阵 ,记为 ;
根据 计算给定 下最优的用户终端的信干噪比 和系统下行传输有效速率 ;
比较各给定 下最优的系统下行传输有效速率 ,选取数值最大的最优的系统下行传输有效速率 对应的给定 ,记为 ;
将 作为所述系统下行传输有效速率最大化问题的求解结果。
6.根据权利要求5所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法,其特征在于,若给定 下最优的系统下行传输有效速率 ,则令 。
7.根据权利要求5所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法,其特征在于,所述对所述 进行交替优化包括:定义矩阵 :
;
;
;
式中, 为 维单位矩阵; 为 和 的量化误差的方差;
固定 ,基于定义的矩阵 将所述用户终端的信干噪比 最大化问题转化为优化问题 :
;
;
对优化问题 进行求解,得到最优的 记为 :, 为矩阵 最大特征值对应的特征向量;
将 代入所述用户终端的信干噪比 最大化问题,得到优化问题 :;
;
对优化问题 进行求解,得到最优的 记为 :, 为相位
运算函数;
初始化迭代次数 、RIS节点的反射单元相位向量 ,重复以下步骤,直至满足预设条件:根据 确定 ,根据 对优化问题 进行求解,得到最优的 记为 ,并令;
根据 对优化问题 进行求解,得到最优的 记为 ,并令 ;
根据 确定 ,根据 、 计算 ;
令 ;
其中,所述预设条件为:
;
式中, 为第 次迭代获取的系统下行传输有效速率。
8.一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输装置,其特征在于,所述装置包括:状态信息获取模块,用于获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息;
发射天线选择模块,用于基于获取的所述信道状态信息,采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择;
状态信息量化模块,用于在反馈受限条件下,对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化;
有效速率计算模块,用于基于量化结果,计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率,并得到系统下行传输有效速率;
优化问题构建模块,用于在所述基站的发射功率受限条件下,以所述RIS节点的相位为约束,以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量,构建所述系统下行传输有效速率最大化问题;
优化问题求解模块,用于对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解,基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
9.一种电子设备,其特征在于,包括处理器及存储介质;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1‑7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1‑7任一项所述方法的步骤。