干扰条件下IRS辅助的毫米波波束赋形技术研究

来源 :李俊萌 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ibm__1235
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毫米波由于其丰富的频谱资源,是未来5G发展的重要补充技术。然而,毫米波路径损耗严重且穿透能力差,这极大制约了其实际应用。为了弥补这些缺陷,催生出多种辅助技术,智能反射面技术便是其中之一。智能反射面可以重构无线环境,从而提高毫米波通信系统的传输速率,因此有望广泛应用于5G中。波束赋形是毫米波通信物理层关键技术,本文着重研究了两种干扰(即信源干扰和用户间干扰)条件下,基于智能反射面辅助的毫米波联合波束赋形方案。随着大小基站的部署,用户接收到的干扰也会增多。针对这种场景,首先建立信源干扰下的系统模型。然后在用户端信干噪比的确定阈值下,以最小化基站端发射功率为目标,进行联合波束赋形设计。在基站已知干扰源信道状态信息的情况下提出一种基于半正定松弛的交替优化算法进行联合波束赋形设计;在基站未知干扰源信道状态信息的情况下提出一种基于闭合表达式的交替优化算法进行联合波束赋形设计。最后,仿真结果表明,这两种算法都具有较好的收敛性,且在一定的条件下能有效抵抗干扰。网络中存在多个用户时,每个用户不仅会接收到有用信号,还会接收到干扰信号。针对这种用户间干扰场景,首先建立多用户系统模型。然后,以最大化系统总传输速率为目标,将联合波束赋形问题表达成分数规划问题,利用一种解决分数规划问题的二次型变换技术,提出一种交替优化算法进行连续相移下的联合波束赋形设计。进一步,智能反射面处的反射相移往往是离散的,因而对连续相移进行量化提出一种离散相移的联合波束赋形方案。最后,仿真结果表明,所提算法能够有效增加各用户的信干噪比,从而增加系统总传输速率,且2比特量化后的离散相移方案能够趋近于连续相移方案的总传输速率。
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