CN114221680A - 面向ris辅助多用户无线宽带通信的ris相位调整方法与系统 - Google Patents

面向ris辅助多用户无线宽带通信的ris相位调整方法与系统 Download PDF

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CN114221680A CN202111480638.6A CN202111480638A CN114221680A CN 114221680 A CN114221680 A CN 114221680A CN 202111480638 A CN202111480638 A CN 202111480638A CN 114221680 A CN114221680 A CN 114221680A
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Abstract

本发明公开了面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法与系统，属于无线通信领域。本发明按照用户数量将RIS划分为多个第一虚拟子阵列，每个第一虚拟子阵列与用户一一对应，将系统工作带宽划分为多个带宽块，进一步将每个第一虚拟子阵列按照带宽块的数量划分为多个第二虚拟子阵列，每个第二虚拟子阵列与带宽块一一对应，通过带宽块中心频率计算出各第二虚拟子阵列的相位，以所有用户的通信速率之和最大化为目标，得到RIS的最佳相位，从而减轻宽带系统中波束斜视造成的系统性能损失，避免多用户场景下波束集中现象的发生，保证各个用户的系统性能。

Description

面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法与系统
技术领域
本发明属于无线通信领域，更具体地，涉及面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法与系统。
背景技术
未来无线通信技术(6G或Beyond6G)在通信速率、系统容量等方面的需求剧增，现有的sub-6G甚至毫米波通信可实现的通信速率无法满足未来无线通信的需求。为此，未来无线通信将借助于更高的频段和更宽的通信带宽，例如太赫兹波段。太赫兹波段频率范围在100GHz至10THz，工作带宽为2.16GHz到69GHz，可实现每秒Tbit的通信速率。然而，通信带宽的提升也对无线通信系统的设计和优化提出了新的挑战，其中由于宽带效应带来的波束斜视是影响宽带通信系统性能的瓶颈之一。论文“Hybridprecoding for wideBandmillimeter wave MIMO systems in the face ofbeam squint”和“Hybrid Precodingand Combining for Millimeter Wave/Sub-THz MIMO-OFDM Systems With Beam SquintEffects”中作者提出了在考虑波束斜视效应时面向传统毫米波通信系统的波束赋形方案。
由于太赫兹等高频通信技术工作频率提高，其有效传输距离大大减小，阻塞效应更加严重，传统的通信方式一定程度上阻碍了太赫兹通信的发展。近年来，可重构智能表面(RIS)技术的兴起为未来无线通信带来了新的范式，关于RIS辅助的无线通信技术也引起了广泛的关注和讨论。然而，现有的研究都是基于窄带通信的假设，宽带效应带来的波束斜视问题尚未得到解决。“Beam-squint mitigating in reconfigurableintelligent surfaceaided wideband mmWave communications”一文中，作者虽然涉及了对波束斜视的讨论，其提出的次优化方案是基于系统工作的中心频率，该结果和传统的基于窄带假设的结果一致。该论文提出的相位调整方案并未能减轻波束斜视对宽带通信系统性能产生的影响。此外，该论文针对的是单用户场景，未涉及多用户场景下相位调整的问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法与系统，其目的在于减轻宽带系统中波束斜视造成的系统性能损失。此外，针对多用户场景，还需避免波束集中现象的发生，以保证各个用户的系统性能。本发明提出的方法，具有较强的实用性，可应用于RIS辅助的宽带无线通信以及无线能量传输等领域。
为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法，所述面向RIS辅助多用户无线通信系统包括：单个基站、单个RIS和多用户，所述多用户处于基站盲区，通过RIS与基站建立通信，且用户数量U≥1，该方法应用于基站端，该方法包括：
S1.获取用户数量U；
S2.将RIS划分为U个第一虚拟子阵列；
S3.基于第一虚拟子阵列，确定最佳带宽分块因子q*，具体包括：
S31.初始化带宽分块因子q＝1；
S32.将系统工作带宽B划分为2q个带宽块，计算每个带宽块的中心频率ft；
S33.将各第一虚拟子阵列划分为2q个第二虚拟子阵列；
S34.根据对应带宽块的中心频率，计算各第一虚拟子阵列中各第二虚拟子阵列的相位，计算各相位下所有用户的通信速率之和；
S35.递增变化q，重复步骤S32-步骤S34，直至所有用户的通信速率之和最大化；
S36.将速率最大化的带宽分块因子作为最佳带宽分块因子q*；
S4.采用最佳带宽分块因子q*划分系统工作带宽和各第一虚拟子阵列，根据对应带宽块的中心频率，计算得到RIS的最佳相位，通过有线或者无线的方式反馈给RIS。
优选地，步骤S2具体包括：
S21.第1到(U-1)个第一虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000031
和
Figure BDA0003395134390000032
S22.第U个第一虚拟子阵列的每行、列的反射阵元数分别为Nc-(U-1)βr；和Nr-(U-1)βc；
S23.第u个第一虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000033
和
Figure BDA0003395134390000034
S24.第u个第一虚拟子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000035
和
Figure BDA0003395134390000036
S25.第U个第一虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000037
和
Figure BDA0003395134390000038
S26.第U个第一虚拟子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000039
和
Figure BDA00033951343900000310
其中，
Figure BDA00033951343900000311
表示向下取整，Nr×Nc表示RIS的阵列规模，Nr表示RIS阵列的行数，Nc表示RIS阵列的列数。
有益效果：针对现有技术在多用户场景下存在波束集中问题，即现有的RIS相位调整会导致RIS阵列信号波束集中于单个用户或部分用户群体，造成其他用户系统性能严重恶化；本发明根据用户数量对RIS阵列进行虚拟划分，划分后的第一虚拟子阵列与用户一一对应，每个第一虚拟子阵列的相位信息是根据对应用户与RIS之间的信道状态信息计算得到，该划分方式根据用户数量形成多个信号波束，实现了各用户间通信系统性能的均衡。
优选地，步骤S33包括：
S331.根据选定的参数q，将第u个第一虚拟子阵列虚拟地划分为2q个第二虚拟子阵列；
S332.对于第u个第一虚拟子阵列，前1到(2q-1)个第二虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000041
和
Figure BDA0003395134390000042
S333.对于第u个第一虚拟子阵列，第2q个第二虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000043
和
Figure BDA0003395134390000044
Figure BDA0003395134390000045
S334.对于第u个第一虚拟子阵列，前1到(2q-1)个第二虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000046
和
Figure BDA0003395134390000047
S335.对于第u个第一虚拟子阵列，前1到(2q-1)个第二虚拟子阵列的每列第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000048
和
Figure BDA0003395134390000049
S336.对于第u个第一虚拟子阵列，第2q个第二虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA00033951343900000410
和
Figure BDA00033951343900000411
S337.对于第u个第一虚拟子阵列，第2q个第二虚拟子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA00033951343900000412
和
Figure BDA00033951343900000413
有益效果：针对现宽带系统中非平稳信道带来的波束斜视问题，本发明通过对第一虚拟子阵列的再次划分，形成的第二虚拟子阵列与带宽块的划分一一对应，第二虚拟子阵列的相位是依据对应带宽块的中心频率计算得到，从而减轻宽带系统波束斜视的影响，提高系统通信性能。
优选地，带宽块的中心频率ft计算公式如下：
Figure BDA0003395134390000051
其中，fc表示系统工作的中心频率，B表示系统工作带宽，t表示带宽块序号。
优选地，各第一虚拟子阵列中各第二虚拟子阵列的相位计算公式如下：
Figure BDA0003395134390000052
其中，
Figure BDA0003395134390000053
和
Figure BDA0003395134390000054
分别表示第二虚拟子阵列的行和列索引；ft表示第t个带宽块的中心频率；
Figure BDA0003395134390000055
表示根据基站与RIS之间的信道状态信息F、RIS与用户u之间的信道状态信息gu、中心频率ft得到的RIS中第
Figure BDA0003395134390000056
个阵元的相位。
优选地，所述计算各相位下所有用户的通信速率之和Rq，具体如下：
Figure BDA0003395134390000057
其中，hu＝FΘqgu表示第u个用户与基站之间的等效信道，F表示RIS和RIS之间的信道状态信息，gu表示第u个用户和RIS之间的信道状态信息；Θq表示RIS的相位调整矩阵，Θq各元素即为
Figure BDA0003395134390000058
wu表示基站处的波束赋形矢量，p表示用户端的发射功率，
Figure BDA0003395134390000059
表示wu的共轭转置，σ2表示噪声功率。
为实现上述目的，按照本发明的第二方面，提供了一种面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行第一方面所述的面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
本发明按照用户数量将RIS划分为多个第一虚拟子阵列，每个第一虚拟子阵列与用户一一对应，将系统工作带宽划分为多个带宽块，进一步将每个第一虚拟子阵列按照带宽块的数量划分为多个第二虚拟子阵列，每个第二虚拟子阵列与带宽块一一对应，通过带宽块中心频率计算出各第二虚拟子阵列的相位，以所有用户的通信速率之和最大化为目标，得到RIS的最佳相位，从而减轻宽带系统中波束斜视造成的系统性能损失，避免多用户场景下波束单个用户集中的问题，保证各个用户的系统性能。
附图说明
图1为本发明提供一种面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法流程图。
图2为本发明实施例提供的RIS辅助的宽带无线通信系统示意图。
图3为本发明实施例提供的宽带通信系统中，本发明提出的相位调整方案下系统和速率随RIS规模的变化情况，以及与传统基于窄带假设下系统性能的对比。
图4为本发明实施例提供的系统和速率在不同信噪比下的变化情况，以及不同方案下系统和速率的对比。
图5为本发明实施例提供的不同方案下各个用户可实现的速率对比，其中，(a)为基于窄带假设基准方案三种不同情况下用户性能的对比，(b)为采用本发明提出的相位调整方案三种不同情况下用户性能的对比。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明提供了一种面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法；适用于以下场景：单个基站、单个RIS以及U个用户的单小区场景，基站和用户间的直接链路被阻塞；其中，基站可配备单天线也可配备由多个天线组成的天线阵列，RIS可以是线性阵列也可以为平面阵列(不失一般性，假设RIS为平面阵列，拥有Nr×Nc个反射阵元)，每个用户配备单天线；此外，基站知道用户到RIS以及RIS到基站间的信道状态，基站可根据信道状态信息更新自身的波束赋形矢量，也可更新RIS相位的调整信息并通过有线或者无线的方式反馈给RIS，从而进行RIS相位的调整。
(1)RIS虚拟子阵列的划分：根据用户数量U将RIS进行划分，形成U个虚拟子阵列。
(2)工作带宽B的子带划分：根据选定的参数q，将工作带宽B虚拟地划分为2q个带宽块；
(3)根据划分的带宽块，对每个子阵列u(u∈[1，...，U])进行相位调整，并分析系统性能，如通信速率、信道容量等。
本发明主要包括以下前提假设和三个关键步骤。
前提假设：基站知道用户到RIS以及RIS到基站间的信道状态，基站可根据信道状态信息更新自身的接收波束矢量，也可更新RIS相位的调整信息并通过有线或者无线的方式反馈给RIS，从而进行RIS相位的调整。
关键步骤：(1)RIS虚拟子阵列的划分：根据用户数量U将RIS进行划分，形成U个虚拟子阵列。(2)工作带宽B的子带划分：根据选定的参数q，将工作带宽B虚拟地划分为2q个带宽块；(3)根据划分的带宽块，对每个子阵列u(u∈[1，...，U])进行相位调整，并计算系统系统性能。
所述步骤(1)中U个子阵列的划分，包括：
(1-1)第1到U-1个子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000081
和
Figure BDA0003395134390000082
其中，
Figure BDA0003395134390000083
表示向下取整；
(1-2)第U个子阵列的每行、列的反射阵元数分别为N-(U-1)βr和M-(U-1)βc；
(1-3)第u(u∈[1，...，U])个子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000084
和
Figure BDA0003395134390000085
(1-4)第u(u∈[1，...，U])个子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000086
和
Figure BDA0003395134390000087
(1-5)第U个子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000088
和
Figure BDA0003395134390000089
(1-6)第U个子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA00033951343900000810
和
Figure BDA00033951343900000811
所述步骤(2)中，工作带宽B的划分，包括：
(2-1)每个带宽块的带宽为
Figure BDA00033951343900000812
(2-2)第t(t∈[1，...，2q])个带宽块的中心频率为
Figure BDA00033951343900000813
其中fc为系统工作的中心频率；
所述步骤(3)中单个子阵列u(u∈[1，....U])进行相位调整，包括：
(3-1)根据选定的参数q，将第u个子阵列虚拟地划分为2q个虚拟子阵列；
(3-2)对于第u(u∈[1，...，U])个子阵列，前1到2q-1个虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000091
和
Figure BDA0003395134390000092
(3-3)对于第u(u∈[1，....U])个子阵列，第2q个虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000093
和
Figure BDA0003395134390000094
(3-4)对于第u(u∈[1，....U])个子阵列，前1到2q-1个虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000095
和
Figure BDA0003395134390000096
(3-5)对于第u(u∈[1，....U])个子阵列，前1到2q-1个虚拟子阵列的每列第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000097
和
Figure BDA0003395134390000098
(3-6)对于第u(u∈[1，....U])个子阵列，第2q个虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA0003395134390000099
和
Figure BDA00033951343900000910
(3-7)对于第u(u∈[1，....U])个子阵列，第2q个虚拟子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure BDA00033951343900000911
和
Figure BDA00033951343900000912
(3-8)根据划分的虚拟子阵列和非单一的频率数，计算RIS的相位和系统的和速率；
(3-9)更新q，并重复(3-1)至(3-8)，直至虚拟子阵列的单元数小于或等于1；
(3-10)比较q不同取值情况下系统性能(如通信速率、信道容量)的大小，从而可以得到实现最优系统性能时q的取值以及对应的RIS相位调整方案。
所述方案以系统上行传输基站端和速率最大化为目标，在下述约束条件下，实现对RIS相位的调整。
所述约束条件包括：(1)基站端波束赋形矢量单模约束；(2)RIS中反射阵元的相位变化在0到2π之间。
优选地，和速率最大化公式如下：
Figure BDA0003395134390000101
s.t.||wu，k||＝1
0≤φn，u，k＜2π
其中，
Figure BDA0003395134390000102
为用户u通过子载波fk在基站端的可达速率；
Figure BDA0003395134390000103
表示RIS的相位矩阵；hu，k表示用户u与基站间的有效信道；wu，k为基站处的波束赋形矢量。
主要基准参考为基于窄带通信假设相位调整下，系统的和速率和个用户的可达速率。根据现有技术和文献的分析，基于窄带通信假设的RIS相位调整取决于系统工作的中心频率fc，优选地可表示为与fc有关的函数：φn＝f(n，fc)，其中，
Figure BDA0003395134390000104
为对应的波长，c表示光速。θuR和
Figure BDA0003395134390000105
分别表示用户到RIS和RIS到基站的离开角。
各子载波实现最大速率，RIS的相位与单个子载波频率有关，优选地表示为：φn＝f(n，fk)，其中，fk表示第k个子载波频率。由于宽带通信中，采用的多载波技术，RIS无法在同一时间内针对单个子载波进行对应的相位调整。因此，RIS针对某单一子载波的相位调整将会造成其他子载波上系统性能的损失。
通过选择q的不同取值，并比较系统的和速率大小，从而可以得到实现系统性能最佳时的q的取值以及对应的RIS相位调整方案。
本实施例的使用场景如图2所示：具有多个用户的宽带无线通信场景，其中有U个单天线用户；基站端为多天线，其天线数量用M表示；用户和基站间的直接链路被建筑物或其他基础设施阻塞，无法直接通信；RIS部署在合适的位置，产生新的链路，并通过RIS建立用户和基站间的通信。RIS的反射阵元数用N表示。系统的工作中心频率用fc表示，带宽用B表示；采用OFDM技术进行传输，子载波数量用K表示。用户到RIS以及RIS到基站间信道状态信息已知。例如，第k个子载波，用户到RIS信道状态为
Figure BDA0003395134390000111
RIS和基站间的信道状态用
Figure BDA0003395134390000112
表示。RIS的相位矩阵用
Figure BDA0003395134390000113
表示，其中，diag[·]对角矩阵。
本实施例以系统上行和速率为性能衡量标准，通过提出的RIS相位调整方案，提高系统上行和速率。具体地，系统上行传输系统和速率可表示为：
Figure BDA0003395134390000114
s.t.||wu，k||＝1
0≤φn，u，k＜2π
其中，hu，k＝FkΘgu，k表示第k个子载波下用户u与基站间的等效信道，gu，k为Gk的第u列；wu，k为基站处的波束赋形矢量。
本实施例中，基站端的波束赋形策略采用最大接收比赋形方案，即
Figure BDA0003395134390000115
根据已有文献基于窄带通信假设的研究和和分析，可以得到RIS相位调整取决于系统工作的中心频率fc。如本实施例中讨论的基站和RIS均为半波长间隔的均匀线性阵列，窄带假设下RIS相位可表示为
Figure BDA0003395134390000116
其中，
Figure BDA0003395134390000117
为对应的波长，c指的光速；θuR和
Figure BDA0003395134390000118
分别表示用户到RIS和RIS到基站的离开角。
类似地，各子载波可视为窄带通信，实现最大速率的相位对应可表示为：
Figure BDA0003395134390000119
由于宽带通信中，采用的多载波技术，RIS无法在同一时间内针对单个子载波进行对应的相位调整。因此，RIS针对某单一子载波的相位调整将会造成其他子载波上系统性能的损失。
因此，本实施例采用本发明提出的相位调整方法。采用参数q，将工作带宽B虚拟地划分为2q个带宽块，第t(t∈[1，...，2q])个带宽块的中心频率为
Figure BDA0003395134390000121
为解决RIS相位调整下可能造成其波束集中于单一用户，从而导致其他用户性能恶化的现象。根据用户数量U将RIS进行划分，形成U个虚拟子阵列。第1到U-1个子阵反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000122
可计算并的出各个子阵列反射阵元的引索。以第u个子阵为例，其反射阵元上下索引分别表示为
Figure BDA0003395134390000123
和
Figure BDA0003395134390000124
特别地，第U个用户的索引分别为
Figure BDA0003395134390000125
和
Figure BDA0003395134390000126
紧接着，对单个子阵采用非单一频率进行相位调整。具体地，以第u(u∈[1，...，U])个子阵为例进行说明。采用基于参数q的非单一频率法，进一步将第u个子阵列虚拟地划分为2q个虚拟子阵列；对于第u(u∈[1，...，U])个子阵列，前1到2q-1个虚拟子阵列反射阵元数分别为
Figure BDA0003395134390000127
同样可以计算出划分的虚拟子阵列的反射阵元索引，对于第u(u∈[1，...，U])个子阵而言，前1到2q-1个虚拟子阵列其反射阵元上下索引分别表示为
Figure BDA0003395134390000128
和
Figure BDA0003395134390000129
其中，t∈[1，...，2q-1]。特别地，第2q个虚拟子阵列的索引分别为
Figure BDA00033951343900001210
和
Figure BDA00033951343900001211
因此，对于RIS的第u个子阵列，对于选定的参数q，RIS相位调整可表示为：
Figure BDA00033951343900001212
图3和图4分别展示了在不同RIS规模和信噪比下，RIS采用不同相位调整时，系统和速率的对比。由图3～图4可以看到：当RIS规模较小时，本发明所提方案下的系统性能与基于窄带假设的基准方案相当；随着RIS规模的增大，本发明所提的方法可获得系统性能的大幅度提升。例如，当N＝1200时，本发明所提方案中选用参数q＝3时，系统速率提升一倍。由于RIS反射阵元尺寸为亚波长，在实际应用中RIS的规模通常较大，本发明提出的相位调整方法对于RIS辅助的宽带系统性能提升具有重大意义。同样地，对于不同信噪比情况下，本发明提出的方案获得系统性能均优于基于窄带假设的基准方案。
图5展示了本发明所提的方案在减小用户间性能差异，避免RIS波束集中单个用户现象。如图5中(a)所示，本实施例以三个用户场景展示了基于窄带假设基准方案三种不同情况下用户性能的对比。可以看到，该方案下，各用户性能出现极端现象。例如，案例1中用户1可获得相当好的性能，但是用户2和3通信速率几乎为零；在案例2和3中，用户1的性能急剧恶化。这是由于基于窄带假设的相位调整方案，容易导致波束集中于单个或部分用户，从而造成其他用户性能的恶化。相反地，本发明提出的方案可有效避免这一问题。如图5中(b)所示，展示了采用本发明提出的相位调整方案后案例1中各用户可达速率。由上图可见，不仅系统的和速率有所提升，各个用户均可实现相当的可达速率，用户间性能得到了较好的均衡。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法，其特征在于，所述面向RIS辅助多用户无线通信系统包括：单个基站、单个RIS和多用户，所述多用户处于基站盲区，通过RIS与基站建立通信，且用户数量U≥1，该方法应用于基站端，该方法包括：
S1.获取用户数量U；
S2.将RIS划分为U个第一虚拟子阵列；
S3.基于第一虚拟子阵列，确定最佳带宽分块因子q*，具体包括：
S31.初始化带宽分块因子q＝1；
S32.将系统工作带宽B划分为2q个带宽块，计算每个带宽块的中心频率ft；
S33.将各第一虚拟子阵列划分为2q个第二虚拟子阵列；
S34.根据对应带宽块的中心频率，计算各第一虚拟子阵列中各第二虚拟子阵列的相位，计算各相位下所有用户的通信速率之和；
S35.递增变化q，重复步骤S32-步骤S34，直至所有用户的通信速率之和最大化；
S36.将速率最大化的带宽分块因子作为最佳带宽分块因子q*；
S4.采用最佳带宽分块因子q*划分系统工作带宽和各第一虚拟子阵列，根据对应带宽块的中心频率，计算得到RIS的最佳相位，通过有线或者无线的方式反馈给RIS。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S21.第1到(U-1)个第一虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure FDA0003395134380000011
和
Figure FDA0003395134380000012
S22.第U个第一虚拟子阵列的每行、列的反射阵元数分别为Nc-(U-1)βr；和Nr-(U-1)βc；
S23.第u个第一虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA0003395134380000021
和
Figure FDA0003395134380000022
S24.第u个第一虚拟子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA0003395134380000023
和
Figure FDA0003395134380000024
S25.第U个第一虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA0003395134380000025
和
Figure FDA0003395134380000026
S26.第U个第一虚拟子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA0003395134380000027
和
Figure FDA0003395134380000028
其中，
Figure FDA0003395134380000029
表示向下取整，Nr×Nc表示RIS的阵列规模，Nr表示RIS阵列的行数，Nc表示RIS阵列的列数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S33包括：
S331.根据选定的参数q，将第u个第一虚拟子阵列虚拟地划分为2q个第二虚拟子阵列；
S332.对于第u个第一虚拟子阵列，前1到(2q-1)个第二虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure FDA00033951343800000210
和
Figure FDA00033951343800000211
S333.对于第u个第一虚拟子阵列，第2q个第二虚拟子阵列每行、列的反射阵元数分别为
Figure FDA00033951343800000212
和
Figure FDA00033951343800000213
u∈[1，...，U-1]；
S334.对于第u个第一虚拟子阵列，前1到(2q-1)个第二虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA00033951343800000214
和
Figure FDA00033951343800000215
S335.对于第u个第一虚拟子阵列，前1到(2q-1)个第二虚拟子阵列的每列第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA00033951343800000216
和
Figure FDA00033951343800000217
S336.对于第u个第一虚拟子阵列，第2q个第二虚拟子阵列每行的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA0003395134380000031
和
Figure FDA0003395134380000032
S337.对于第u个第一虚拟子阵列，第2q个第二虚拟子阵列每列的第一个和最后一个反射阵元索引分别为
Figure FDA0003395134380000033
和
Figure FDA0003395134380000034
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，带宽块的中心频率ft计算公式如下：
Figure FDA0003395134380000035
其中，fc表示系统工作的中心频率，B表示系统工作带宽，t表示带宽块序号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各第一虚拟子阵列中各第二虚拟子阵列的相位计算公式如下：
Figure FDA0003395134380000036
其中，
Figure FDA0003395134380000037
和
Figure FDA0003395134380000038
分别表示第二虚拟子阵列的行和列索引；ft表示第t个带宽块的中心频率；
Figure FDA0003395134380000039
表示根据基站与RIS之间的信道状态信息F、RIS与用户u之间的信道状态信息gu、中心频率ft得到的RIS中第
Figure FDA00033951343800000310
个阵元的相位。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各相位下所有用户的通信速率之和Rq，具体如下：
Figure FDA00033951343800000311
其中，hu＝FΘqgu表示第u个用户与基站之间的等效信道，F表示RIS和RIS之间的信道状态信息，gu表示第u个用户和RIS之间的信道状态信息；Θq表示RIS的相位调整矩阵，Θq各元素即为
Figure FDA0003395134380000041
wu表示基站处的波束赋形矢量，p表示用户端的发射功率，
Figure FDA0003395134380000042
表示wu的共轭转置，σ2表示噪声功率。
7.一种面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整系统，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；
所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行权利要求1至6任一项所述的面向RIS辅助多用户无线宽带通信的RIS相位调整方法。
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