1.IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，包括以下步骤：(1)构建通信系统模型：在常规IRS辅助OFDMA系统的基础上，根据IRS反射相移与信号频率的相关性，提出一种较为简单但能较为准确地描述不同子载波相移量与中心频率相移量关系的数学模型；

(2)以系统和速率最大化为优化目标，构造在用户最小速率、基站的总发送功率约束下关于IRS中心频率相移矩阵、OFDMA子载波与功率分配的优化数学模型；

(3)将优化问题转换成IRS中心频率相移优化和子载波与功率分配优化两个子问题；

(4)利用变量松弛以及逐次凸逼近方法获得IRS中心频率相移矩阵；

(5)利用贪婪算法和注水算法迭代获得子载波与功率分配；

(6)利用交替迭代算法求解IRS中心频率相移矩阵和子载波与功率分配。

2.根据权利要求1所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：步骤(1)系统为基站配备单根天线,IRS具有M个反射单元，用户配备单根天线的IRS辅助的多用户OFDMA下行链路通信系统。假设基站处可以获取信道状态信息，信道均为频率选择性衰落信道。

3.根据权利要求1所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：步骤(1)所述数学模型为采用系数与频率有关的二次函数曲线来拟合相移与中心频率相移及频率的关系。IRS的发射单元通常是一个均匀分布反射元件的印刷电路板,可以等效地建模为一个并行谐振电路，其阻抗为其中L1、L2、C、R分别为表示金属板电感、外层电感、有效电容和损耗电阻；f表示信号频率。IRS元件的反射相移为其中Z0＝377Ω为自由空间阻抗，∠A表示复数A的相角。

以参数L1＝2.5nH、L2＝0.7nH、R＝1Ω，C在0.47pF到2.35pF范围内可变的IRS反射单元为例，利用该反射相移公式计算出足够数量的中心频率相位点下多个频率处的IRS相移量，然后利用拟合工具拟合出二次函数中与频率有关的系数的函数表达式，就可得到中心频率相移与其他频率相移的函数。采用这种方法在中心频率fc＝2.4GHz、带宽B＝100MHz的宽带系统中IRS相移θ的二次函数模型为2

θ(θc,f)＝a1(f)θc+a2(f)θc+a3(f)a1(f)＝2.012f‑4.83

a2(f)＝0.2303f+0.43

a3(f)＝‑16.59f+39.83

其中，θc表示中心频率相移；a1(f)、a2(f)和a3(f)为与频率有关二次曲线的系数。

4.根据权利要求1所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：步骤(2)所述数学模型包括对用户传输速率和系统和速率进行建模，具体如下：基站与用户k间由直连链路和反射链路合成的信道在第n个子载波上的子信道增益系数为其中 表示基站到用户k直连链路的频率响应 的第n个元素； 表示IRS到用户k链路的频率响应 的第n列；Φn表示IRS的M个反射单元对第n个子载波上传输信号的相移矩阵； 表示基站到IRS链路的频率响应 的第n列； 表示子载波集合； 表示用户集合；

上标T表示矢量或矩阵的转置运算。

用户k(k＝1,2,…,K)的可达传输速率为

其中ck,n为子载波分配指示符，若第n个子载波分配给用户k，则ck,n＝1，否则ck,n＝0；

2

Pk,n表示基站分配给第k个用户的第n个子载波的功率；σ为信道的噪声方差。

系统和速率为

5.根据权利要求1和4所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：所述步骤(2)所述优化数学模型以用户最小速率和基站的总发送功率为约束条件，以系统和速率最大化为优化目标，优化问题构造为s.t.Rk≥Rmin,k

其中，Rk,min表示用户的最小速率限制；Rk表示用户k的可达传输速率；Ptol表示基站总的发送功率；θc,m表示第m个反射单元的中心频率相移；表示IRS反射单元集合。

6.根据权利要求1和5所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：步骤(3)所述将优化问题转换成接收滤波器和功率分配两个优化子问题，具体包括：(1)在子载波与功率分配给定的情况下，优化IRS各单元的相移量，使得系统和速率最大化，即(2)在IRS相移矩阵确定的情况下，优化子载波和功率分配，使得系统和速率最大化，即s.t.Rk≥Rmin,k式中

7.根据权利要求1和6所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：步骤(4)所述利用变量松弛以及逐次凸逼近方法获得IRS中心频率相移矩阵，具体包括：先递推得到第n个子载波的IRS相移矩阵与中心频率相移矩阵的关系为其中 Δf表示子信道带宽；Φc表示中心频率fc下的IRS

相移对角矩阵； 再引入松弛变量与该关系式，将原非凸优化问题转化为

其中αn和βn为松弛变量。最后将不等式约束左侧一阶泰勒展开，将优化问题转化为凸问题，可使用凸优化求解器进行求解。

8.根据权利要求1和6所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：步骤(5)所述利用贪婪算法和注水算法迭代获得子载波与功率分配，具体包括：初始分配时，先根据子载波上各用户的合成信道的增益采用贪婪算法进行子载波分配。为了获得最高的系统和速率，将子载波分配给在该子载波上具有最高信道增益的用户，即当时，令子载波分配完成后，采用经典的迭代注水算法进行子载波功率分配，分配给第n个子载波的功率为+

其中[x]表示取x与0之间的最大值，λ0是满足总功率约束条件的门限值。

此时计算各用户速率，找到不满足最小速率要求且速率最低的用户，尝试给该用户增加分配一个子载波，记该用户为k′。子载波分配调整时，首先，针对每个满足最小速率约束的用户，找到分配给该用户的子载波中信道增益最小的子载波，记为n′。计算不包括子载波n′时该用户的可达传输速率，若传输速率仍能满足最小速率约束，则将n′放入待调整子载波集合 中，否则不减少分配给该用户的子载波。在所有满足最小速率约束的用户都遍历后，计算 中各子载波上用户k′子信道增益与该子载波当前分配用户子信道增益的比值，*找到比值最大的子载波n，将其改分配给用户k′。子载波重新分配后，采用注水算法分配子载波功率，再次计算各用户速率，检查是否都满足最小速率约束。如此循环直到所有用户速率均满足最小速率要求为止。

9.根据权利要求1、7和8所述IRS辅助OFDMA系统中的相移模型和系统优化方法，其特征在于：步骤(6)所述利用交替迭代算法求解IRS中心频率相移矩阵和子载波与功率分配，具体包括：算法开始时，各用户初始速率为0，中心频率相移矩阵Φc先随机赋值，由式Φn＝bnvnΦc 计算得到各子载波的相移矩阵Φn，调用贪婪算法和注水算法进行子载波分配与功率分配。然后开始IRS相移矩阵和子载波、功率分配的交替迭代优化。每轮迭代中，先固定子载波与功率分配为上轮迭代优化的解，调用逐次凸逼近算法优化IRS相移矩阵；再根据本轮优化中得到的相移矩阵，调用贪婪算法和注水算法优化子载波与功率分配。每轮迭代完成后，计算用户和速率，将其与上轮迭代得到的用户和速率进行比较，当和速率增长的相对值小于收敛因子时，迭代优化过程收敛，优化结束。