重庆邮电大学刘乃彬获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利一种基于RIS辅助通信系统能耗最小方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116321376B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310270130.6,技术领域涉及:H04W52/02;该发明授权一种基于RIS辅助通信系统能耗最小方法是由刘乃彬;徐勇军;余翔;粟欣;来容设计研发完成,并于2023-03-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于RIS辅助通信系统能耗最小方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于RIS辅助通信系统能耗最小方法,属于B5G蜂窝通信领域,考虑用户通信速率约束、RIS的离散相移约束,以系统总功耗最小化为优化目标,对带有硬件损伤的RIS辅助多用户多输入单输出通信系统建立系统模型;利用S过程和逐次凸逼近方法将原问题转化为等价的凸优化问题;基于半定松弛方法和交替优化算法对所述凸优化问题进行求解。本发明能够保证较好的鲁棒性,并且能够降低基站发射功率,RIS的部署有效缓解了信道不确定性和非理想硬件的影响,适用于收发机存在诸如IQ不均衡、放大器非线性等硬件损伤的实际通信场景。
本发明授权一种基于RIS辅助通信系统能耗最小方法在权利要求书中公布了:1.一种基于RIS辅助通信系统能耗最小方法,其特征在于:考虑用户通信速率约束和RIS的离散相移约束,以系统总功耗最小化为优化目标,对带有硬件损伤的RIS辅助多用户多输入单输出通信系统建立系统模型;利用S过程和逐次凸逼近方法将原问题转化为等价的凸优化问题;基于半定松弛方法和交替优化算法对所述凸优化问题进行求解; 所述方法具体包括以下步骤: S1:初始化系统参数,设置迭代方法收敛精度迭代初始化; S2:给定RIS的对角线相移矩阵,计算基站到用户k的波束成形矩阵,此时基站发射功率 S3:固定基站到用户k的波束成形矩阵,计算RIS的对角线相移矩阵; S4:更新RIS对角线相移矩阵,并计算n表示第n次迭代; S5:判断MU-MISO通信系统功耗是否收敛;若是,计算并输出基站到用户的最优波束成形矩阵、RIS的最优对角线相移矩阵和MU-MISO通信系统的基站最低发射功率,然后结束;否则,进入步骤S6; S6:判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数;若是,输出基站到用户的最优波束成形矩阵、RIS的最优对角线相移矩阵和MU-MISO通信系统的基站最低发射功率,然后结束;否则,进入下一次迭代,返回步骤S2; 所述步骤S1中,系统参数包括智能超表面RIS反射元件数L、基站天线数M、用户数K、基站到用户k的信道估计向量基站到RIS再到用户k的级联信道估计向量系统总的电路功率消耗值PC、基站功率放大系数ξ、基站最大发射功率门限Pmax、用户k的最小传输速率门限基站到用户k的CSI不确定性集的半径基站到RIS再到用户k的CSI不确定性集的半径基站的硬件损伤因子ρt、用户k处的硬件损伤因子ρr,k、用户k处的噪声功率最大迭代次数Nmax; 步骤S2中所述基站到用户k的波束成形矩阵Vk为: 其中,vk基站到用户k的波束成形矩阵;λ、rk、αk和βk为松弛变量;rk为用户k的可实现速率,为用户k的最小传输速率门限;Tr·为矩阵的迹;为基站到用户k的信道估计向量,为基站到RIS再到用户k的级联信道估计向量, ρt为基站的硬件损伤因子,ρr,k为用户k处的硬件损伤因子,为用户k处的噪声功率,θ是RIS相移矩阵的对角元素组成的向量,I为单位矩阵,X≥0表示矩阵X为半正定矩阵,0为全零矩阵,为基站到用户k两条信道不确定性集的半径,表示基站到RIS再到用户k的CSI不确定性集的半径,表示基站到用户k的CSI不确定性集的半径;为系统总功耗,vecX表示对矩阵X进行向量化操作,将矩阵X每一列取出来组成一个列向量,diag·为对角化,·H为矩阵的共轭转置,·T为矩阵的转置,|·|为绝对值,||·||为向量的欧几里得准则,Rank·为矩阵的秩; 步骤S3中所述RIS的对角线相移矩阵根据以下公式计算: 其中,E=θθH,是RIS相移矩阵的对角元素组成的向量,每个θl只能取d个有限值,这些值在[0,2π中等距分布;RIS移相器集用表示,θl的集合为d=2y是相移电平数量,y表示d个相移级别所需要的位数,表示矩阵的第l行l列元素模为q;
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