CN113783594B - 一种基于可重构全息超表面的用户配对方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于可重构全息超表面的用户配对方法及系统，先对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合。然后根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一匹配组合对应的通信数据速率，最后根据所有匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数，并对目标分配函数进行求解得到用户配对方案，即得到待配对的多个用户的匹配结果，能够有效的进行多个时隙间的用户调度，使得通信系统能够最大程度的受益于多用户分集增益，使得通信系统的总通信数据速率达到最大，相比于随机确定子集的方案，能够显著提高通信系统的总通信数据速率。

Description

一种基于可重构全息超表面的用户配对方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种基于可重构全息超表面的 用户配对方法及系统。

背景技术

在传统多用户通信中或在蜂窝下行链路中，每个用户不合作，因此必须在 发射机处使用适当的预编码器来减轻用户间干扰。实际上，即使接收机只有一 个接收天线，发射预编码也在下行链路中实现空分多址。例如，通过使用具有 K个馈源的天线对信号进行预处理，可以在相同的时隙上同时为K个用户服 务，用户数超过K，则需要在多个时隙上进行多路复用，用户需要被划分成多个子集，每个子集和每个时隙最多有K个用户。虽然子集显然可以随机确定， 但随机确定子集这样的解决方案无法受益于多用户分集，由此导致多用户通信 时通信系统的总通信数据速率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于可重构全息超表面的用户配对方法及系统， 通过有效进行多个时隙间的用户调度，使得通信系统能够最大程度的受益于多 用户分集增益，使得通信系统的总通信数据速率达到最大。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于可重构全息超表面的用户配对方法，所述用户配对方法包括：

对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合；

根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应的通 信数据速率；所述可重构全息超表面为基站与用户通信过程中所用的天线；

根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目 标，构建目标分配函数，并对所述目标分配函数进行求解得到用户配对方案； 所述用户配对方案为所述待配对的多个用户的匹配结果。

一种基于可重构全息超表面的用户配对系统，所述用户配对系统包括：

排列模块，用于对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合；

计算模块，用于根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹 配组合对应的通信数据速率；所述可重构全息超表面为基站与用户通信过程中 所用的天线；

匹配模块，用于根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数 据速率最大为目标，构建目标分配函数，并对所述目标分配函数进行求解得到 用户配对方案；所述用户配对方案为所述待配对的多个用户的匹配结果。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于提供一种基于可重构全息超表面的用户配对方法及系统，先对 待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合，然后根据可重构全息超表面 对应的天线参数，计算每一匹配组合对应的通信数据速率，最后根据所有匹配 组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数， 并对目标分配函数进行求解得到用户配对方案，即得到待配对的多个用户的匹配结果，进而能够有效的进行多个时隙间的用户调度，使得通信系统能够最大 程度的受益于多用户分集增益，使得通信系统的总通信数据速率达到最大，相 比于随机确定子集的方案，能够显著提高通信系统的总通信数据速率。另外， 本发明选用可重构全息超表面作为基站与用户通信过程中所用的天线，相比于传统的碟形天线和相控阵天线，无需重型机械运动装置和复杂的移相电路就可 以实现动态波束成形，可以大大节省天线制造成本以及功率损耗，同时其轻薄的结构也十分便于安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的 前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的用户配对方法的方法流程图；

图2为本发明实施例1所提供的可重构全息超表面的结构示意图；

图3为本发明实施例1所提供的超材料辐射单元的结构示意图；

图4为本发明实施例1所提供的互补电感电容谐振环的结构示意图；

图5为本发明实施例1所提供的表面波传播路径示意图；

图6为本发明实施例1所提供的计算通信数据速率所用方法的方法流程 图；

图7为本发明实施例2所提供的用户配对系统的系统框图。

符号说明：

1-馈源；2-平行板波导；3-超材料辐射单元；4-金属地；5-介质层；6-嵌有 互补电感电容谐振环的微带线；7-金属贴片；8-变容二极管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于可重构全息超表面的用户配对方法及系统， 通过有效进行多个时隙间的用户调度，使得通信系统能够最大程度的受益于多 用户分集增益，使得通信系统的总通信数据速率达到最大。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

现有多用户通信时，若馈源数量小于待配对的用户数量，则需要在多个时 隙上进行多路复用，用户需要被划分成多个子集，每个子集和每个时隙最多有 K个用户，虽然子集显然可以随机确定，但随机确定子集这样的解决方案无法 受益于多用户分集，由此导致多用户通信时通信系统的总通信数据速率低。实 际上，由于用户信道通常是不同的，因此也可以在多小区网络中通过使用信道 状态信息来确定子集，从而提高总体系统容量和总通信数据速率。基于此，本 实施例用于提供一种基于可重构全息超表面的用户配对方法，如图1所示，所 述用户配对方法包括：

S1：对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合；

S1中可采用排列的方式对待配对的多个用户进行两两匹配，此时，若待 配对的多个用户为L个，则进行S1后所得到的匹配组合的个数为个。

S2：根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应 的通信数据速率；所述可重构全息超表面为基站与用户通信过程中所用的天 线；

为了实现无处不在的智能信息网络，即将到来的第六代(6G)无线通信 对天线技术提出了严格的要求，如容量增强和精确的波束控制。虽然广泛使用 的碟形天线和相控阵天线都有能力实现这些目标，但它们都存在着自身固有的 缺陷，严重阻碍了它们的未来发展。具体而言，碟形天线需要沉重而昂贵的波 束转向机械，而相控阵高度依赖功率放大器，耗电功率大，移相电路复杂，移 相器众多，尤其是在高频波段。因此，为了满足未来6G无线系统中指数增长 的移动设备的数据需求，需要更经济高效的天线技术。在现有的天线技术中， 全息天线作为一种小尺寸、低功耗的平面天线，以其低制造成本和低硬件成本的多波束控制能力受到越来越多的关注。具体地说，全息天线利用金属贴片在 表面构建全息图案，根据干涉原理记录参考波和目标波之间的干涉，参考波的 辐射特性可以通过全息图案来改变，以产生所需的辐射方向。

然而，随着移动设备的爆炸性增长，传统的全息天线面临着巨大的挑战， 因为一旦全息图案建立，传统全息天线的辐射方向图就固定了，因此无法满足 移动通信的需求。由于超材料的可控性，新兴的RHS技术在改善传统全息天 线的不足方面显示出极大的潜力。RHS(Reconfigurable holographic surface， 可重构全息超表面)是一种超轻薄的平面天线，天线表面嵌有许多超材料辐射 单元。具体而言，由天线馈源产生的参考波以表面波的形式激励RHS，使得 基于印刷电路板(PCB)技术制造的拥有紧凑结构的RHS成为可能。根据全 息图案，每个超材料辐射单元可以通过电控制参考波的辐射幅度来产生所需的 辐射方向。因此，相比于传统的碟形天线和相控阵天线，RHS无需重型机械 运动装置和复杂的移相电路就可以实现动态波束成形，可以大大节省天线制造 成本以及功率损耗，同时其轻薄的结构也十分便于安装。

基于此，本实施例中，基站与用户通信过程中所用的天线采用可重构全息 超表面，且可重构全息超表面包括两个馈源。如图2所示，可重构全息超表面 包括馈源1，平行板波导2和由多个可离散调幅的超材料辐射单元3所组成的 超材料辐射单元阵列，本实施例中馈源1为两个，超材料辐射单元阵列由M′ 行，N列的超材料辐射单元3组成。如图3所示，每一超材料辐射单元3包括 金属地4、介质层5和嵌有互补电感电容谐振环的微带线6。如图4所示，互 补电感电容谐振环包括金属贴片7和变容二极管8。如图5所示，馈源1发出 电磁波，电磁波在平行板波导2上以表面波的形式进行传播，传播过程中，超材料辐射单元3由变容二极管8进行控制，通过调节施加在每个超材料辐射单 元3上的变容二极管8的电压，可实现对传播至超材料辐射单元3上的电磁波 的辐射振幅进行调节，因此，可重构全息超表面中施加于变容二极管8上的偏置电压调节为目标值，在超材料辐射单元3上辐射出的电磁波幅度值为目标幅 度值。

在此，对基于RHS多用户通信的多用户通信场景进行说明：一个包括装 有2个馈源1的RHS的基站要与L个用户进行通信，则L个用户相对于该基 站的位置即为基站所需发射波束的方向。在每个时隙，RHS与两个用户或者 单个用户进行通信，每个用户接收单个数据流，RHS中每个超材料辐射单元3 的辐射幅度在[0，1]之间，RHS中第m行第n列的超材料辐射单元3与第l个 用户之间的传输信道用表示，所有超材料辐射单元3与第l个用户之间的 传输信道所组成的行向量即为用户l对应的传输信道矩阵H_l，H_l为M′N×1 矩阵。基站对于发送给用户的信号首先进行数字波束成形，继而将传输给每个 用户的信号输入可重构全息超表面的馈源1中，馈源1发出携带有发送信号的参考波经过RHS的全息波束成形后(即每个超材料辐射单元3对参考波能量 向自用空间辐射以形成固定方向的波束)，再通过不同的子信道发送给各个用 户。

如图6所示，S2可以包括：

S21：根据可重构全息超表面对应的天线参数，建立每一所述匹配组合对 应的全息波束成形矩阵；

1)对于每一匹配组合，确定匹配组合内每一用户相对于可重构全息超表 面的方位；

假设一匹配组合为用户l和用户j组成的匹配组合，则需确定该匹配组合 中用户l相对于可重构全息超表面的方位和该匹配组合中用户j相对于 可重构全息超表面的方位/>

2)根据每一用户相对于可重构全息超表面的方位建立辐射振幅矩阵；

先根据每一用户相对于可重构全息超表面的方位，利用振幅计算公式计算 可重构全息超表面中每一超材料辐射单元3的辐射振幅，然后根据每一超材料 辐射单元3的辐射振幅建立辐射振幅矩阵。具体的，以可重构全息超表面中第 m行第n列的超材料辐射单元3的辐射振幅作为辐射振幅矩阵中第m行第n 列的元素的值，进而得到辐射振幅矩阵，辐射振幅矩阵为M′N×1矩阵。

根据RHS幅值调控的原理，当单馈源RHS的目标波束方向为时， 第m行第n列的超材料辐射单元3的辐射振幅/>为：

式(1)中，k_f为RHS中目标波在自由空间传播的传播矢量；r_m,n为RHS 中第m行第n列的超材料辐射单元3的位置矢量；k_s为RHS中参考波在RHS 表面传播的传播矢量；为RHS中第1个馈源1到第m行第n列的超材料 辐射单元3的距离矢量；/>为目标波束在第m行第n列的超材料 辐射单元3上的相位；/>为从馈源1发出的参考波传播至第m行第n列 的超材料辐射单元3时的相位；式(1)表明当参考波在某一超材料辐射单元 3的相位与目标波在该超材料辐射单元3的相位相近时，便会辐射出较多的能 量至自由空间形成目标波束，而当参考波在某一超材料辐射单元3的相位与目 标波在该超材料辐射单元3的相位相差很多时，便会辐射出较少的能量至自由空间避免形成其他方向的波束。

根据全息图样的可叠加性，则在RHS为用户l和用户j组成的匹配组合进 行服务的时隙内，振幅计算公式为：

式(2)中，M_m,n为可重构全息超表面中第m行第n列的超材料辐射单元 3的辐射振幅，m＝1，2，...，M′，M′为可重构全息超表面中超材料辐射单元 3的行数；n＝1，2，...，N，N为可重构全息超表面中超材料辐射单元3的列 数；k_f为可重构全息超表面中目标波在自由空间传播的传播矢量；为用 户l相对于可重构全息超表面的方位；r_m,n为可重构全息超表面中第m行第n 列的超材料辐射单元3的位置矢量；k_s为可重构全息超表面中参考波在RHS 表面传播的传播矢量；/>为可重构全息超表面中第1个馈源1到第m行第n 列的超材料辐射单元3的距离矢量；/>为用户j相对于可重构全息超表面 的方位；/>为可重构全息超表面中第2个馈源1到第m行第n列的超材料辐 射单元3的距离矢量。

3)根据辐射振幅矩阵建立全息波束成形矩阵。

全息波束成形矩阵M是由元素构成的大小为 M′N×2的矩阵，/>为可重构全息超表面中第k个馈源1到第m行第n列的 超材料辐射单元3的距离矢量。即在得到辐射振幅矩阵后，根据M_m,n，利用 上式/>计算全息波束成形矩阵M。

S22：根据所述全息波束成形矩阵和所述匹配组合内每一用户对应的传输 信道矩阵，计算每一所述匹配组合对应的数字波束成形矩阵；

对于数字波束成形矩阵，本实施例对其求解过程进行优化，具体采用迫零 均衡法消除两个用户之间的干扰，数字波束成形矩阵的计算公式如下：

式(3)中，V为用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束成形矩阵； Q为中间矩阵，M为用户l和用户j组成的匹配组 合对应的全息波束成形矩阵，H_l为用户l对应的传输信道矩阵，H_j为用户j 对应的传输信道矩阵；P为对角矩阵。

具体的，P＝diag{p_l,p_j}，优选的，μ_l为 Q^H(QQ^H)^-1的第1个对角元素，即Q^H(QQ^H)^-1中第1行第1列的元素的值；/>μ_j为Q^H(QQ^H)^-1的第2个对角元素，即Q^H(QQ^H)^-1中第2行第2列的元素的值；σ²为噪声功率；v为满足等式/>的归一化因子，P_T为基站发射总功率。

利用式(3)所得到的用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束成形 矩阵包括两列，一列为用户l的对应列，另一列为用户j的对应列。

S23：根据所述全息波束成形矩阵、所述传输信道矩阵和所述数字波束成 形矩阵，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率。

式(4)中，R_l，j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的通信数据速率； H_l为用户l对应的传输信道矩阵；M为用户l和用户j组成的匹配组合对应的 全息波束成形矩阵；V_l为用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束成形 矩阵中用户l的对应列；V_j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束 成形矩阵中用户j的对应列；σ²为噪声功率。

假设用户l配对的用户为j，则在RHS为用户l服务的时隙内，用户l接 收到的信号y_l可以表示为：

y_l＝H_lMV_ls_l+H_lMV_js_j+z_l； (5)

式(5)中，s_l为基站发送给用户l的信号；s_j为基站发送给用户j的信号； z_l为用户l端的高斯白噪声。

相比于传统的碟形天线通过笨重的机械装置控制天线转动从而实现波束 控制，且后期维修费用高昂的方式，RHS尺寸小，制造使用PCB技术使其结 构紧凑而轻薄，制造成本大大降低，易于直接安装在基站上，采用电控制的方 式可以达到很好的动态多波束控制效果，因此RHS非常适用于多用户移动通 信。相控阵天线虽然也利用电控制波束方向，但是相控阵依赖于大量的移相器控制每根天线中电磁波的相位，同时还需要大量功率放大器，因此，相控阵天 线需要复杂的移相电路，且功率损耗大，硬件成本高。相比之下，RHS则不需要移相器以及复杂的移相电路，利用二极管开关状态即可控制每个辐射单元 辐射电磁波能量的不同，即通过调幅的方式就可以完成波束控制，因此用RHS 辅助多用户通信功耗低，硬件成本也很低，相对相控阵天线有很大的优势。

S3：根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大 为目标，构建目标分配函数，并对所述目标分配函数进行求解得到用户配对方 案；所述用户配对方案为所述待配对的多个用户的匹配结果。

所构建的目标分配函数如下：

式(6)中，l＝1，2，...，L；j＝1，2，...，L；L为待配对的多个用户的数 量；R_l，j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的通信数据速率；x_l，j为代表 用户l和用户j是否匹配上的置换单元，哪两个用户共享相同的通信资源对于 系统的性能有很重要的影响，x_l，j为1，则代表用户l和用户j相匹配，x_l，j为 0，则代表用户l和用户j未匹配。

进而在得到每一匹配组合对应的通信数据速率后，用户配对问题则变成了 一个经典线性分配问题，可通过MATLAB软件自带算法对式(6)进行求解， 求解出所有x_l，j的值，进而得到置换矩阵。置换矩阵是一种元素值只包括0和 1的方块矩阵，其为L×L矩阵，置换矩阵的每一行和每一列都恰好仅有一个1， 其余的元素值都是0，进而根据置换矩阵中所有值为1的元素得到最优的用户 配对方案，使得系统总通信数据速率达到最大。

本实施例所提供的用户配对方法，解决现有具有波束成形能力的天线(例 如相控阵天线)体积大、功耗高、硬件成本高的问题，并且在进行用户配对时， 考虑了基于RHS多用户通信的用户配对方法，并对计算数字波束成形矩阵的 方法进行优化，可以进一步提升多用户通信的总通信数据速率，应用此多用户配对方法可以使得在RHS馈源有限的情况下，有效的进行多个时隙间的用户 调度，通信系统可最大限度的受益于多用户分集增益，使得通信系统的总通信 数据速率达到最大。

实施例2：

本实施例用于提供一种基于可重构全息超表面的用户配对系统，如图7 所示，所述用户配对系统包括：

排列模块M1，用于对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合；

计算模块M2，用于根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所 述匹配组合对应的通信数据速率；所述可重构全息超表面为基站与用户通信过 程中所用的天线；

匹配模块M3，用于根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通 信数据速率最大为目标，构建目标分配函数，并对所述目标分配函数进行求解 得到用户配对方案；所述用户配对方案为所述待配对的多个用户的匹配结果。

本说明书中每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实 施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与 实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明 即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种基于可重构全息超表面的用户配对方法，其特征在于，所述用户配对方法包括：

对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合；

根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率；所述可重构全息超表面为基站与用户通信过程中所用的天线；

根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数，并对所述目标分配函数进行求解得到用户配对方案；所述用户配对方案为所述待配对的多个用户的匹配结果；

其中，所述根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率具体包括：

根据可重构全息超表面对应的天线参数，建立每一所述匹配组合对应的全息波束成形矩阵；

根据所述全息波束成形矩阵和所述匹配组合内每一用户对应的传输信道矩阵，计算每一所述匹配组合对应的数字波束成形矩阵；

根据所述全息波束成形矩阵、所述传输信道矩阵和所述数字波束成形矩阵，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率；

所述根据可重构全息超表面对应的天线参数，建立每一所述匹配组合对应的全息波束成形矩阵具体包括：

对于每一所述匹配组合，确定所述匹配组合内每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位；

根据所述每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位建立辐射振幅矩阵；

根据所述辐射振幅矩阵建立全息波束成形矩阵；

所述根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数具体包括：

其中，l＝1，2，...，L；j＝1，2，...，L；L为待配对的多个用户的数量；R^l _，j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的通信数据速率；x^l _， ^j为代表用户l和用户j是否匹配上的置换单元。

2.根据权利要求1所述的用户配对方法，其特征在于，所述可重构全息超表面包括两个馈源。

3.根据权利要求1所述的用户配对方法，其特征在于，所述根据所述每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位建立辐射振幅矩阵具体包括：

根据所述每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位，利用振幅计算公式计算所述可重构全息超表面中每一超材料辐射单元的辐射振幅；

根据所述每一超材料辐射单元的辐射振幅建立辐射振幅矩阵。

4.根据权利要求3所述的用户配对方法，其特征在于，所述振幅计算公式具体包括：

其中，M_m,n为所述可重构全息超表面中第m行第n列的超材料辐射单元的辐射振幅，m＝1，2，...，M′，M′为所述可重构全息超表面中超材料辐射单元的行数；n＝1，2，...，N，N为所述可重构全息超表面中超材料辐射单元的列数；k_f为所述可重构全息超表面中目标波在自由空间传播的传播矢量；为用户l相对于所述可重构全息超表面的方位；r_m,n为所述可重构全息超表面中第m行第n列的超材料辐射单元的位置矢量；k_s为所述可重构全息超表面中参考波在表面传播的传播矢量；/>为所述可重构全息超表面中第1个馈源到第m行第n列的超材料辐射单元的距离矢量；/>为用户j相对于所述可重构全息超表面的方位；为所述可重构全息超表面中第2个馈源到第m行第n列的超材料辐射单元的距离矢量。

5.根据权利要求1所述的用户配对方法，其特征在于，所述根据所述全息波束成形矩阵和所述匹配组合内每一用户对应的传输信道矩阵，计算每一所述匹配组合对应的数字波束成形矩阵具体包括：

其中，V为用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束成形矩阵；Q为中间矩阵，M为用户l和用户j组成的匹配组合对应的全息波束成形矩阵，H_l为用户l对应的传输信道矩阵，H_j为用户j对应的传输信道矩阵；P为对角矩阵。

6.根据权利要求1所述的用户配对方法，其特征在于，所述根据所述全息波束成形矩阵、所述传输信道矩阵和所述数字波束成形矩阵，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率具体包括：

其中，R_l，j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的通信数据速率；H_l为用户l对应的传输信道矩阵；M为用户l和用户j组成的匹配组合对应的全息波束成形矩阵；V_l为用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束成形矩阵中用户l的对应列；V_j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的数字波束成形矩阵中用户j的对应列；σ²为噪声功率。

7.一种基于可重构全息超表面的用户配对系统，其特征在于，所述用户配对系统包括：

排列模块，用于对待配对的多个用户进行匹配，得到多个匹配组合；

计算模块，用于根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率；所述可重构全息超表面为基站与用户通信过程中所用的天线；

匹配模块，用于根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数，并对所述目标分配函数进行求解得到用户配对方案；所述用户配对方案为所述待配对的多个用户的匹配结果；

其中，所述根据可重构全息超表面对应的天线参数，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率具体包括：

根据可重构全息超表面对应的天线参数，建立每一所述匹配组合对应的全息波束成形矩阵；

根据所述全息波束成形矩阵和所述匹配组合内每一用户对应的传输信道矩阵，计算每一所述匹配组合对应的数字波束成形矩阵；

根据所述全息波束成形矩阵、所述传输信道矩阵和所述数字波束成形矩阵，计算每一所述匹配组合对应的通信数据速率；

所述根据可重构全息超表面对应的天线参数，建立每一所述匹配组合对应的全息波束成形矩阵具体包括：

对于每一所述匹配组合，确定所述匹配组合内每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位；

根据所述每一用户相对于所述可重构全息超表面的方位建立辐射振幅矩阵；

根据所述辐射振幅矩阵建立全息波束成形矩阵；

所述根据所有所述匹配组合对应的通信数据速率，以总通信数据速率最大为目标，构建目标分配函数具体包括：

其中，l＝1，2，...，L；j＝1，2，...，L；L为待配对的多个用户的数量；R^l _，j为用户l和用户j组成的匹配组合对应的通信数据速率；x^l _， ^j为代表用户l和用户j是否匹配上的置换单元。