1.一种RIS辅助的毫米波多用户通信方法,所述RIS辅助的毫米波多用户通信方法利用毫米波多用户通信系统实现,其特征在于,所述毫米波多用户通信系统包括:基站、多个智能反射面和多个用户设备;所述智能反射面和所述用户设备的数量相等;所述基站和各所述智能反射面的位置固定;
所述RIS辅助的毫米波多用户通信方法包括:
确定基站的模拟波束形成矩阵;所述模拟波束形成矩阵包括:基站的天线阵列指向各智能反射面的模拟波束形成矢量;
基站在各智能反射面的时隙内,基于各模拟波束形成矢量,向对应的智能反射面发送训练信号;获取各用户设备在各智能反射面的时隙所包含的多个子时隙内的接收信号功率和对应的波束形成码字的序号,将各智能反射面的所有子时隙内的接收信号功率按照从大到小的顺序排序,将各智能反射面的前L个接收信号功率和对应的波束形成码字的序号反馈给基站,L为预设的常数;
基于各用户设备在各智能反射面的时隙所包含的多个子时隙内的接收信号功率,基站为各智能反射面和各用户设备构造偏好序列;所述偏好序列包括:智能反射面的偏好序列和用户设备的偏好序列;智能反射面的偏好序列包括:多个第一偏好值,第一偏好值为智能反射面对用户设备的偏好值;用户设备的偏好序列包括:多个第二偏好值,第二偏好值为用户设备对智能反射面的偏好值;
基站根据偏好序列确定智能反射面与用户设备的初始配对,得到初始匹配表;
基于各用户设备的近似信干噪比优化所述初始匹配表,得到最终匹配表,基于所述最终匹配表确定各智能反射面的波束形成码字的目标序号;
将基站的模拟波束形成器设置为模拟波束形成矩阵,将各智能反射面的目标波束形成矢量设置为目标序号对应的波束形成码字;
各用户设备依次发送导频序列,基站估计各用户设备的等效级联信道;基于各用户设备的等效级联信道和模拟波束形成器,基站计算基带预编码矩阵;基于基带预编码矩阵和各用户设备的用户数据流,生成数字基带信号;数模转换模块将各数字基带信号转换为模拟基带信号;各射频链路将模拟基带信号变换为射频信号;
各射频链路产生的射频信号输出至对应的模拟波束形成器上,经过移相后馈送到各天线上;
天线放大射频信号并以无线电磁波的形式辐射出去;电磁波入射至智能反射面,智能反射面基于最终匹配表使用波束形成码字进行无源波束形成,将入射电磁波向对应的用户设备反射;用户设备接收无线电磁波信号,译码恢复用户数据流;
智能反射面对用户设备的偏好值的计算公式,包括:
;
其中, 表示第 个智能反射面对第 个用户设备的偏好值; 表示第 个用户设备在第 个智能反射面的第 个子时隙内的接收信号功率; 表示用户设备的个数;
用户设备对智能反射面的偏好值的计算公式,包括:
;
其中, 表示第 个用户设备对第 个智能反射面的偏好值; 表示智能反射面的个数;
基站根据偏好序列确定智能反射面与用户设备的初始配对,得到初始匹配表,包括:各智能反射面分别向第一偏好值最大的用户设备提出第一轮次下的匹配邀请;
各用户设备将提出第一轮次下的匹配邀请的各智能反射面中第二偏好值最大的智能反射面作为第一轮次下的候选智能反射面,并对其他智能反射面发起第一轮次下的拒绝,从而得到初始匹配结果;
在初始匹配结果的基础上,按照第一偏好值从大到小的顺序,基于各智能反射面对应的第一偏好值和各用户设备对应的第二偏好值对智能反射面与用户设备依次进行多轮次配对,得到初始匹配表;其中,任一当前轮次下的匹配过程,包括:将上一轮次下的候选智能反射面确定为当前轮次下的复匹配智能反射面,将上一轮次下被拒绝的智能反射面确定为当前轮次下的初匹配智能反射面;
各当前轮次下的复匹配智能反射面向提出上一轮次的匹配邀请的用户设备发出当前轮次下的匹配邀请,各当前轮次下的初匹配智能反射面向第一偏好值位于上一轮次提出匹配邀请的用户设备的第一偏好值后一位的用户设备提出当前轮次下的匹配邀请;
各用户设备将提出当前轮次下的匹配邀请的各智能反射面中第二偏好值最大的智能反射面作为当前轮次下的候选智能反射面,并对其他智能反射面发起当前轮次下的拒绝;
将当前轮次更新为下一轮次,并返回“将上一轮次下的候选智能反射面确定为当前轮次下的复匹配智能反射面,将上一轮次下被拒绝的智能反射面确定为当前轮次下的初匹配智能反射面”,直到各用户设备均收到一个匹配邀请,得到初始匹配表;
基于各用户设备的近似信干噪比优化所述初始匹配表,得到最终匹配表,包括:基于初始匹配表确定初始匹配表中各智能反射面与对应的用户设备的之间的接收信干噪比,将初始匹配表中各智能反射面与对应的用户设备的之间的接收信干噪比均确定为初始接收信干噪比;
分别确定初始匹配表中各智能反射面与各用户设备的之间的接收信干噪比为待交换接收信干噪比;
按照设定智能反射面顺序,基于各智能反射面对应的初始接收信干噪比和各待交换接收信干噪比,依次确定各智能反射面对应的目标用户设备;
根据各智能反射面对应的目标用户设备确定最终匹配表。
2.根据权利要求1所述的RIS辅助的毫米波多用户通信方法,其特征在于,确定基站的模拟波束形成矩阵,包括:获取基站与各智能反射面之间的直射路径的离开角和所述天线阵列中的天线个数;
基于天线个数和各所述离开角,确定基站的天线阵列指向对应智能反射面的模拟波束形成矢量。
3.根据权利要求1所述的RIS辅助的毫米波多用户通信方法,其特征在于,用户设备的等效级联信道的计算公式,包括:;
其中, 表示第 个用户设备的等效级联信道; 表示在第1个智能反射面对应的射频链路上估计的第 个用户设备的等效信道值; 表示在第2个智能反射面对应的射频链路上估计的第 个用户设备的等效信道值; 表示在第 个智能反射面对应的射频链路上估计的第 个用户设备的等效信道值。
4.根据权利要求3所述的RIS辅助的毫米波多用户通信方法,其特征在于,基带预编码矩阵的计算公式,包括:;
;
其中, 表示基带预编码矩阵; 表示等效基站‑智能反射面‑用户设备级联信道矩阵; 表示 的转置; 表示模拟波束形成矩阵; 表示F‑范数; 表示第1个用户设备的等效级联信道; 表示第2个用户设备的等效级联信道; 表示第 个用户设备的等效级联信道。
5.一种计算机装置,包括:存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1‑4中任一项所述RIS辅助的毫米波多用户通信方法。
6.一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,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1‑4中任一项所述RIS辅助的毫米波多用户通信方法。
7.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1‑4中任一项所述RIS辅助的毫米波多用户通信方法。