CN114286369A - 一种ris辅助通信系统的ap和ris联合选择方法 - Google Patents
一种ris辅助通信系统的ap和ris联合选择方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114286369A CN114286369A CN202111624682.XA CN202111624682A CN114286369A CN 114286369 A CN114286369 A CN 114286369A CN 202111624682 A CN202111624682 A CN 202111624682A CN 114286369 A CN114286369 A CN 114286369A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ris
- user
- representing
- path loss
- communication system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000010187 selection method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001829 resonance ionisation spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法。本发明能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，降低整个系统的能耗。先根据用户、RIS、AP三者之间的路径损耗，再计算每个AP和RIS组合的优先级，然后根据优先级和阈值，为服务用户选择AP和RIS组合。所提出的AP和RIS联合选择方法，能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，有效降低整个系统的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，降低整个系统的能耗。
背景技术
5G蜂窝网通信系统中的基站广泛采用了集中式大规模MIMO技术。随着用户对系统需求的进一步提升，基站密度也被提高以进一步提升网络容量，但小区间干扰随之增大，这将限制网络容量的持续提升。近年来提出的无小区大规模MIMO(cell-free massive MIMO)技术可较好地解决上述小区间干扰问题，从而大幅提高网络容量。
同时，未来的物联网通信中，高成本和高功耗是不可忽视的问题。一方面，无小区大规模MIMO部署大量的分布式基站意味着高成本和高功耗；另一方面，物联网通信存在着大量的更换电池难度大的传感器设备，而高层建筑等障碍物会降低通信的信道稳定性。为了增强信道稳定性，传感器需要增大传输功率，而这会大幅度降低传感器的工作寿命。
智能反射表面RIS是解决物联网中能耗问题的关键。RIS是一种由大量超材料单元构成的无源阵列，它可以灵活部署；RIS以很低的功耗和成本有效控制每一个反射元素的反射相位系数，从而改变入射信号的传播方式，使得有用信号在接收端正向增强，无用的干扰信号在接收端反向消除，从而以尽可能低的能耗传输信息。基于此情况，RIS可以取代无小区网络中的部分AP，进而提高网络容量和降低功耗。并且，以用户为中心，每个用户可以选择自己的AP和RIS组合子集，在提高网络容量的情况下，进一步降低功耗。
因此，本发明中，提出一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，为用户灵活、高效的选择服务AP和RIS提供可行的解决方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
步骤1、对于一个有L个接入点AP、R个智能反射表面RIS和K个用户的RIS辅助的无小区大规模MIMO系统，通过计算参数
为用户Uj评估系统可用的AP和RIS组合的优先级，参数
计算公式如下：
其中，ω＝0表示不存在直接链路，ω＝1表示存在直接链路；Ai代表第i个AP，Rr代表第r个RIS，Uj代表第j个用户；i＝1,2,……L，r＝1,2,……R,j＝1,2,……K。
代表接入点Ai和用户Uj之间的路径损耗，
代表智能反射表面Rr和用户Uj之间的路径损耗，
代表接入点Ai和智能反射表面Rr之间的路径损耗，N代表每个智能反射表面RIS的元件个数；
代表接入点Ai和用户Uj之间的距离，
代表接入点Ai和智能反射表面Rr之间的距离，
代表智能反射表面Rr和用户Uj之间的距离；γ1是AP和用户之间的路径损耗指数，γ2是RIS和用户之间的路径损耗指数γ3是AP和RIS之间的路径损耗指数；
步骤2、根据RIS辅助的无小区大规模MIMO系统的性能需求，设置阈值。
步骤3、对于典型用户Uj，根据步骤1中
选择使
最大的AP和RIS组合，作为用户的服务AP和RIS。
步骤4、根据设定的阈值判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS。
根据公式2，判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS，如果满足公式2，则不再为典型用户Uj选择AP和RIS组合；否则，回到步骤3，继续为典型用户Uj选择公式1中最优的组合，其中已经被选择的AP和RIS组合不允许再次被选择。
其中，δ>0,是表示用户Uj在下行链路的总接收功率的占比的阈值。
表示已经被选择的用于服务用户Uj的AP与RIS组合的集合。Qall表示系统中所有AP与RIS组合的集合。
本发明有益效果如下：
本发明能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，降低整个系统的能耗。先根据用户、RIS、AP三者之间的路径损耗，再计算每个AP和RIS组合的优先级，然后根据优先级和阈值，为服务用户选择AP和RIS组合。所提出的AP和RIS联合选择方法，能够有效提高系统的能量效率和用户的服务质量，有效降低整个系统的能耗。
附图说明
附图1是实施例1中RIS辅助的无小区大规模MIMO通信系统模型；
附图2是实施例1中多用户的AP和RIS选择示意图，不同圆代表每个用户选择的在该圆内部的RIS和AP；
附图3是本发明实施例实现步骤的流程图。
具体实施方式
根据本发明的基本构思，在为RIS辅助的无小区大规模MIMO通信系统中的某一个参考用户选择服务AP和RIS时，根据附图3的流程，首先确定每个用户的可用的RIS和AP组合的选择优先级。依据系统性能需求，设置选择的阈值，然后为每个用户选择服务AP和RIS。如图1-3所示，根据本发明的一种RIS辅助的无小区大规模MIMO通信系统中的AP和RIS联合选择方法，具体步骤如下：
步骤1、对于一个有L个AP(接入点)、R个RIS(智能反射表面)和K个用户的RIS辅助的无小区大规模MIMO系统，通过计算参数
为用户Uj评估系统可用的AP和RIS组合的优先级，参数
计算公式如下：
其中，ω＝0表示不存在直接链路，ω＝1表示存在直接链路；Ai代表第i个AP，Rr代表第r个RIS，Uj代表第j个用户；i＝1,2,……L，r＝1,2,……R,j＝1,2,……K。
步骤2、根据RIS辅助的无小区大规模MIMO系统的性能需求，设置阈值。
步骤3、对于典型用户Uj，根据步骤1中
选择使
最大的AP和RIS，作为用户的服务AP和RIS。
步骤4、根据设定的阈值判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS。
根据公式2，判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS，如果满足公式2，则不再为典型用户Uj选择AP和RIS组合；否则，回到步骤3，继续为典型用户Uj选择公式1中最优的组合，其中已经被选择的AP和RIS组合不允许再次被选择。
其中，δ>0,是表示用户Uj在下行链路的总接收功率的占比的阈值。
表示已经被选择的用于服务用户Uj的AP与RIS组合的集合。Qall表示系统中所有AP与RIS组合的集合。
【具体实施例】
下面参照附图1-3并结合实施例来描述本发明的RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法。
步骤1、如图1所示，在一个有L个AP(接入点)、R个RIS(智能反射表面)和K个用户的RIS辅助的无小区大规模MIMO系统中，通过计算参考用户的参数
评估系统可用的AP和RIS组合的优先级。参数
计算公式如下：
其中，ω＝0表示不存在直接链路，ω＝1表示存在直接链路；Ai代表第i个AP，Rr代表第r个RIS，Uj代表第j个用户；i＝1,2,……L，r＝1,2,……R,j＝1,2,……K。
步骤2、根据RIS辅助的无小区大规模MIMO系统的性能需求，设置阈值。
步骤3、对于典型用户Uj，根据步骤1中
选择使其最大的AP和RIS组合。用户1首先选择使得
最大的AP和RIS组合。
步骤4、根据设定的阈值判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS。
根据公式2，判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS，如果满足公式2，则不再为典型用户Uj选择AP和RIS组合；否则，回到步骤3，继续为典型用户Uj选择公式1中最优的组合，其中已经被选择的AP和RIS组合不在选择范围中。如图2所示，用户1最终选择了4个服务AP和1个RIS。
δ>0,是表示用户Uj在下行链路的总接收功率的占比的阈值。QUj表示服务用户Uj的AP与RIS组合的集合。Qall表示所有AP与RIS组合的集合。如果阈值越大，则用户1将选择更多的AP和RIS为其提供服务，反之，则减少为其服务的AP和RIS数量。
Claims (4)
1.一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、通过计算评估RIS辅助通信系统可用的接入点AP和智能反射表面RIS组合的优先级；
步骤2、根据RIS辅助的无小区大规模MIMO系统的性能需求，设置阈值；
步骤3、根据获得的优先级选择使AP和RIS组合，作为用户的服务AP和RIS；
步骤4、根据设定的阈值判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS。
2.根据权利要求1所述的一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，其特征在于，步骤1具体方法如下：
对于一个有L个接入点AP、R个智能反射表面RIS和K个用户的RIS辅助的无小区大规模MIMO系统，通过计算参数
为用户Uj评估系统可用的AP和RIS组合的优先级，参数
计算公式如下：
其中，ω＝0表示不存在直接链路，ω＝1表示存在直接链路；Ai代表第i个AP，Rr代表第r个RIS，Uj代表第j个用户；i＝1，2，......L，r＝1，2，......R，j＝1，2，......K；
代表接入点Ai和用户Uj之间的路径损耗，
代表智能反射表面Rr和用户Uj之间的路径损耗，
代表接入点Ai和智能反射表面Rr之间的路径损耗，N代表每个智能反射表面RIS的元件个数；
代表接入点Ai和用户Uj之间的距离，
代表接入点Ai和智能反射表面Rr之间的距离，
代表智能反射表面Rr和用户Uj之间的距离；γ1是AP和用户之间的路径损耗指数，γ2是RIS和用户之间的路径损耗指数，γ3是AP和RIS之间的路径损耗指数。
3.根据权利要求2所述的一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，其特征在于，步骤3具体方法如下：
对于典型用户Uj，根据步骤1中
选择使
最大的AP和RIS组合，作为用户的服务AP和RIS。
4.根据权利要求3所述的一种RIS辅助通信系统的AP和RIS联合选择方法，其特征在于，步骤4具体方法如下：
根据公式2，判断是否继续为典型用户Uj选择AP和RIS，如果满足公式2，则不再为典型用户Uj选择AP和RIS组合；否则，回到步骤3，继续为典型用户Uj选择公式1中最优的组合，其中已经被选择的AP和RIS组合不允许再次被选择；
其中，δ＞0，是表示用户Uj在下行链路的总接收功率的占比的阈值；
表示已经被选择的用于服务用户Uj的AP与RIS组合的集合；Qall表示系统中所有AP与RIS组合的集合。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111624682.XA CN114286369B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种ris辅助通信系统的ap和ris联合选择方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111624682.XA CN114286369B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种ris辅助通信系统的ap和ris联合选择方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114286369A true CN114286369A (zh) | 2022-04-05 |
| CN114286369B CN114286369B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=80877465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111624682.XA Active CN114286369B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种ris辅助通信系统的ap和ris联合选择方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114286369B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115499849A (zh) * | 2022-11-16 | 2022-12-20 | 国网湖北省电力有限公司信息通信公司 | 一种无线接入点与可重构智能表面协作方法 |
| WO2024065348A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Qualcomm Incorporated | Transmitting channel state information according to a priority of a reconfigurable intelligent surface |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111787558A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-16 | 重庆大学 | 一种mimome系统及其安全速率优化方法 |
| CN112533274A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-19 | 北京科技大学 | 一种室内太赫兹bwp和功率调度方法及装置 |
| CN113411105A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-09-17 | 杭州电子科技大学 | 一种无小区大规模天线系统的ap选择方法 |
| CN113709687A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-26 | 郑州大学 | 一种智能反射面辅助的无线传感器网络的资源分配方法 |
| CN113726383A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-30 | 深圳大学 | 一种智能反射面辅助的无线通信系统 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111624682.XA patent/CN114286369B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111787558A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-16 | 重庆大学 | 一种mimome系统及其安全速率优化方法 |
| CN112533274A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-19 | 北京科技大学 | 一种室内太赫兹bwp和功率调度方法及装置 |
| CN113411105A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-09-17 | 杭州电子科技大学 | 一种无小区大规模天线系统的ap选择方法 |
| CN113726383A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-30 | 深圳大学 | 一种智能反射面辅助的无线通信系统 |
| CN113709687A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-26 | 郑州大学 | 一种智能反射面辅助的无线传感器网络的资源分配方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024065348A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | Qualcomm Incorporated | Transmitting channel state information according to a priority of a reconfigurable intelligent surface |
| CN115499849A (zh) * | 2022-11-16 | 2022-12-20 | 国网湖北省电力有限公司信息通信公司 | 一种无线接入点与可重构智能表面协作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114286369B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114286369B (zh) | 一种ris辅助通信系统的ap和ris联合选择方法 | |
| KR100957314B1 (ko) | 셀룰라 무선 이동 통신 시스템에서 역방향 트래픽 로드 제어 시스템 및 방법 | |
| Gao et al. | Antenna selection and power allocation design for 5G massive MIMO uplink networks | |
| US6628958B1 (en) | Method for adjusting the transmit power level during soft handoff in wireless communication systems | |
| CN110166100A (zh) | 基于位置公平的毫米波高铁车地通信稳定波束成形方法 | |
| CN103746729B (zh) | 分布式mimo系统基站侧天线位置优化方法 | |
| US6349094B1 (en) | Method and apparatus for wireless communications employing control for broadcast transmission | |
| US9345032B2 (en) | Method and apparatus for determining network clusters for wireless backhaul networks | |
| CN113873575B (zh) | 智能反射面辅助的非正交多址无人机空地通信网络节能优化方法 | |
| NZ266551A (en) | Optimization of channel resources in cellular network radio communication system | |
| CN112702772B (zh) | 一种面向星地融合网络的终端切换方法 | |
| CN101132632A (zh) | 分布式无线通信系统中的主从协同通信方法 | |
| CN103118424A (zh) | 一种基于干扰意识的lte上行链路功率控制方法和系统 | |
| CN101154976B (zh) | 智能天线系统中部分通道失效后的补偿方法 | |
| EP1639842A2 (en) | System, and associated method, for scheduling weighted transmissions from multiple antennas | |
| CN108668288B (zh) | 用于优化无线缓存网络中小基站位置的方法 | |
| CN107124726B (zh) | 基于最大化吞吐量的多波束geo系统接入控制方法 | |
| CN115361052A (zh) | 一种兼顾能效和谱效的卫星波束成形方法及装置 | |
| CN115767760A (zh) | 一种无人机通信系统的按需接入方法 | |
| CN109041009A (zh) | 一种车联网上行功率分配方法及装置 | |
| CN109714093B (zh) | 一种面向异构蜂窝网络的联合天线选择方法 | |
| CN111698770B (zh) | 一种分布式天线系统中基于无线携能通信的能效资源分配方法 | |
| Wang | Optimal joint dual transmitter receiver diversity and power control for wireless networks | |
| You et al. | Distributed deep learning for RIS aided UAV-D2D communications in space-air-ground networks | |
| CN107979397B (zh) | 一种分布式天线系统的天线端口选择方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |