CN117119498B - 一种反馈受限下ris辅助的通信系统下行传输方法及装置 - Google Patents

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CN117119498B CN202311369256.5A CN202311369256A CN117119498B CN 117119498 B CN117119498 B CN 117119498B CN 202311369256 A CN202311369256 A CN 202311369256A CN 117119498 B CN117119498 B CN 117119498B
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Abstract

本发明公开了一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法及装置，其方法包括：获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息；基于获取的信道状态信息，采用信道增益优先准则对基站的发射天线进行选择；在反馈受限条件下，对RIS节点和选择的发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化；基于量化结果，计算系统下行传输有效速率；在基站的发射功率受限条件下，以RIS节点的相位为约束，以RIS节点的相移矩阵、选择的发射天线的数量和波束赋形向量为变量，构建系统下行传输有效速率最大化问题并求解，基于求解结果进行目标通信系统的下行传输；本发明的复杂度低且能够有效提高系统下行传输有效速率。

Description

一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法及装置
技术领域
本发明涉及一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法及装置，属于无线通信技术领域。
背景技术
近年来，可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）在通信领域各个方面得到广泛研究。RIS由多个低成本的无源反射元件和控制模块组成，其中每个反射元件都能够独立调节入射信号的相移。此外，基站使用多天线技术能够增加空间自由度和分集增益，从而提高频谱效率和能源效率。因此，通过优化RIS的相移矩阵和多天线基站的主动波束赋形向量，可以有效提高用户端接收信干噪比，达到提高系统传输速率的效果。考虑到多天线传输需要发射器利用来自接收器的反馈信道状态信息（Channel StateInformation, CSI），而在实际的无线通信系统中，由于有限资源的制约，传输大量比特用以反馈CSI是不可实现的。尽管多天线的应用能够提高传输速率，但随着活跃天线数目的增加，系统的反馈开销也会增大。可以看出，当活跃天线数过多时，定义为传输速率与反馈速率之差的系统下行传输有效速率反而会降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法及装置，解决现有技术中系统下行传输有效速率与反馈开销无法兼顾的技术问题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，包括：
获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息；
基于获取的所述信道状态信息，采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择；
在反馈受限条件下，对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化；
基于量化结果，计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率，并得到系统下行传输有效速率；
在所述基站的发射功率受限条件下，以所述RIS节点的相位为约束，以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量，构建所述系统下行传输有效速率最大化问题；
对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解，基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
可选的，所述采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择包括：
根据获取的所述信道状态信息，计算所述基站的各发射天线对应的信道增益：
；
式中，，/>为基站的发射天线数量，/>为基站到用户终端、RIS节点到用户终端、基站到RIS节点的路径损耗；/>为基站的第/>个发射天线对应的信道增益，/>为基站的第/>个发射天线到用户终端的信道状态信息；，/>为RIS节点到用户终端的信道状态信息向量，/>为RIS节点的第/>个反射单元到用户终端的信道状态信息，/>为RIS节点的反射单元数量；，/>为基站的第/>个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量的共轭转置，/>为基站的第/>个发射天线到RIS节点的第/>个反射单元的信道状态信息；
选取预设数量的数值最大的信道增益对应的发射天线，作为选择结果。
可选的，所述量化结果为：
；
式中，为/>的量化值向量和量化误差向量，/>为/>的量化值向量和量化误差向量，/>，/>为选择的发射天线到用户终端的信道状态信息向量，/>为选择的第/>个发射天线到用户终端的信道状态信息。
可选的，所述计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率包括：
基于选择的所述发射天线，确定所述用户终端从所述基站接收的信号为：
；
式中，为基站发送的信号，/>，/>为期望运算函数；/>为基站的发射功率，/>为RIS节点的相移矩阵，/>，/>为RIS节点的反射单元相位向量，/>为虚数，/>为RIS节点的第/>个反射单元的相位，/>，为对角化函数；/>，/>为选择的发射天线到RIS节点的反射单元的视距信道矩阵，/>为选择的第/>个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量，，/>为选择的第/>个发射天线到RIS节点的第/>个反射单元的信道状态信息；/>为选择的发射天线的波束赋形向量的共轭转置，，/>为选择的第/>个发射天线的预编码权重，/>为方差为、均值为0的高斯白噪声，/>为噪声功率；
将所述量化结果代入所述用户终端接收的信号，可得：
；
根据所述用户终端接收的信号计算所述用户终端的信干噪比/>：
；
根据所述用户终端的信干噪比计算所述基站到所述用户终端的传输速率：
；
获取量化的信道的量化比特、信道相干时间/>和信道带宽/>，计算所述基站到所述用户终端的反馈速率/>：
；
根据所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率计算所述系统下行传输有效速率：
。
可选的，所述系统下行传输有效速率最大化问题为：
；
；
；
所述对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解包括：
；
；
对所述进行交替优化，直至/>收敛，得到给定/>下最优的选择的发射天线的波束赋形向量/>和RIS节点的相移矩阵/>，记为/>；
根据计算给定/>下最优的用户终端的信干噪比/>和系统下行传输有效速率/>；
比较各给定下最优的系统下行传输有效速率/>，选取数值最大的最优的系统下行传输有效速率/>对应的给定/>，记为/>；
将作为所述系统下行传输有效速率最大化问题的求解结果。
可选的，若给定下最优的系统下行传输有效速率/>，则令/>。
可选的，所述对所述进行交替优化包括：
定义矩阵：
；
；
；
式中，为/>维单位矩阵；/>为/>和/>的量化误差的方差；
固定，基于定义的矩阵/>将所述用户终端的信干噪比/>最大化问题转化为优化问题/>：
；
；
对优化问题进行求解，得到最优的/>记为/>：
，/>为矩阵/>最大特征值对应的特征向量；
将代入所述用户终端的信干噪比/>最大化问题，得到优化问题/>：
；
；
对优化问题进行求解，得到最优的/>记为/>：
，/>为相位运算函数；
初始化迭代次数、RIS节点的反射单元相位向量/>，重复以下步骤，直至满足预设条件：
根据确定/>，根据/>对优化问题/>进行求解，得到最优的/>记为/>，并令；
根据对优化问题/>进行求解，得到最优的/>记为/>，并令/>；
根据确定/>，根据/>、/>计算/>；
令；
其中，所述预设条件为：
；
式中，为第/>次迭代获取的系统下行传输有效速率。
第三方面，本发明提供了一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输装置，所述装置包括：
状态信息获取模块，用于获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息；
发射天线选择模块，用于基于获取的所述信道状态信息，采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择；
状态信息量化模块，用于在反馈受限条件下，对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化；
有效速率计算模块，用于基于量化结果，计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率，并得到系统下行传输有效速率；
优化问题构建模块，用于在所述基站的发射功率受限条件下，以所述RIS节点的相位为约束，以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量，构建所述系统下行传输有效速率最大化问题；
优化问题求解模块，用于对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解，基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法及装置，基于信道增益优先准则进行发射天线选择，在发射功率受限的条件下，通过联合优化基站选择天线数、所选天线的波束赋形向量与RIS节点的相移矩阵，最大化系统下行传输有效速率；本发明及装置适用于包括多天线基站、RIS节点以及用户终端的无线通信系统，相比与发射天线数呈指数级增长关系的穷举选择方案能够显著降低复杂度，同时获得相同的下行传输有效速率，并且相比于发射天线全选方案能够提高下行传输有效速率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的无线通信系统的示意图。
图2是本发明实施例提供的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的MATLAB语言仿真结果中发射功率与系统下行传输有效速率关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供了一种包含多天线基站、RIS节点以及用户终端的无线通信系统；其中，多天线基站配备根发射天线，RIS节点配备/>个反射单元，用户终端为单天线设备。将多天线基站中被选取用于发射信号的天线数目记为/>，/>的取值范围为0到/>的整数。
如图2所示，基于上述无线通信系统，本实施提供了一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，包括以下步骤：
1、获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息（Channel State Information, CSI）。
2、基于获取的所述信道状态信息，采用信道增益优先（Channel Gain Priority,CGP）准则对所述基站的发射天线进行选择；
在一种可选的实施方式中，所述采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择包括：
S201、根据获取的所述信道状态信息，计算所述基站的各发射天线对应的信道增益：
；
式中，，/>为基站的发射天线数量，/>为基站到用户终端、RIS节点到用户终端、基站到RIS节点的路径损耗；/>为基站的第/>个发射天线对应的信道增益，/>为基站的第/>个发射天线到用户终端的信道状态信息；，/>为RIS节点到用户终端的信道状态信息向量，/>为RIS节点的第/>个反射单元到用户终端的信道状态信息，/>为RIS节点的反射单元数量；，/>为基站的第/>个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量的共轭转置，/>为基站的第/>个发射天线到RIS节点的第/>个反射单元的信道状态信息；
S202、选取预设数量的数值最大的信道增益对应的发射天线，作为选择结果；
其中， 、/>、/>，/>为参考距离1米处的路径损耗，/>为RIS节点到用户终端、基站到用户终端、多天线基站到RIS节点的路径损耗因子，/>为RIS节点到用户终端、基站到用户终端、基站到RIS节点的传输距离。
3、在反馈受限条件下，对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化；
在一种可选的实施方式中，所述量化结果为：
；
式中，为/>的量化值向量和量化误差向量，/>为/>的量化值向量和量化误差向量，/>，/>为选择的发射天线到用户终端的信道状态信息向量，/>为选择的第/>个发射天线到用户终端的信道状态信息；
信道的统计特征为：
；
；
式中，为RIS节点的第/>个反射单元到用户终端的信道状态信息，/>第/>个发射天线到用户终端的信道状态信息；/>为/>的实部和虚部，/>为的实部和虚部。
本实施例以复高斯信道为例，可以推广到其他信道，和/>信道的实部与虚部都分配/>比特进行量化，/>为每个信道分配的量化比特。因此量化区间数为/>，量化端点为/>，量化电平为/>。
以等概率量化为例，令被量化值以相等概率落入/>个量化区间/> ()内，即/>，可求出区间端点/>，其中。此时第/>个区间/>的量化电平满足/>，可求出/>。即当采样值/>时，量化值/>。
以等概率量化为例，和/>信道量化误差的方差分别记作为/>，可按如下公式计算：
；
；
式中，，/>为/>的量化误差的方差，/>为的量化误差的方差，/>为/>、/>的量化值；/>可按如下公式计算：
；
式中，。
同理可以求得。
4、基于量化结果，计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率，并得到系统下行传输有效速率；
在一种可选的实施方式中，所述计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率包括：
S401、基于选择的所述发射天线，确定所述用户终端从所述基站接收的信号为：
式中，为基站发送的信号，/>，/>为期望运算函数；/>为基站的发射功率，/>为RIS节点的相移矩阵，/>，/>为RIS节点的反射单元相位向量，/>为虚数，/>为RIS节点的第/>个反射单元的相位，/>，为对角化函数；/>，/>为选择的发射天线到RIS节点的反射单元的视距信道矩阵，/>为选择的第/>个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量，，/>为选择的第/>个发射天线到RIS节点的第/>个反射单元的信道状态信息，考虑基站到RIS节点的视距传播信道传输仅受到大尺度路径损耗的影响，故；/>为选择的发射天线的波束赋形向量的共轭转置，，/>为选择的第/>个发射天线的预编码权重，/>为方差为、均值为0的高斯白噪声，/>为噪声功率；
S402、将所述量化结果代入所述用户终端接收的信号，可得：
；
S403、根据所述用户终端接收的信号计算所述用户终端的信干噪比/>：
；
量化误差向量的期望可按如下公式计算：
；
S404、根据所述用户终端的信干噪比计算所述基站到所述用户终端的传输速率/>：
；
S405、获取量化的信道的量化比特、信道相干时间/>和信道带宽/>，计算所述基站到所述用户终端的反馈速率/>：
；
S406、根据所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率计算所述系统下行传输有效速率：
。
5、在所述基站的发射功率受限条件下，以所述RIS节点的相位为约束，以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量，构建所述系统下行传输有效速率最大化问题；
在一种可选的实施方式中，所述系统下行传输有效速率最大化问题为：
；
；
；
所述对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解包括：
S501、给定的数值，将所述系统下行传输有效速率最大化问题等价为所述用户终端的信干噪比/>最大化问题：
；
；
S502、对所述进行交替优化，直至/>收敛，得到给定/>下最优的选择的发射天线的波束赋形向量/>和RIS节点的相移矩阵/>，记为/>；
S503、根据计算给定/>下最优的用户终端的信干噪比/>和系统下行传输有效速率/>；
S504、比较各给定下最优的系统下行传输有效速率/>，选取数值最大的最优的系统下行传输有效速率/>对应的给定/>，记为/>；若给定/>下最优的系统下行传输有效速率/>，则令/>；
S505、将作为所述系统下行传输有效速率最大化问题的求解结果。
其中，所述对所述进行交替优化包括：
定义矩阵：
；
；
；
式中，为/>维单位矩阵；/>为/>和/>的量化误差的方差；
固定，基于定义的矩阵/>将所述用户终端的信干噪比/>最大化问题转化为优化问题/>：
；
；
对优化问题进行求解，得到最优的/>记为/>：
，/>为矩阵/>最大特征值对应的特征向量；
将代入所述用户终端的信干噪比/>最大化问题，得到优化问题/>：
；/>
；
对优化问题进行求解，得到最优的/>记为/>：
，/>为相位运算函数；
初始化迭代次数、RIS节点的反射单元相位向量/>，重复以下步骤，直至满足预设条件：
根据确定/>，根据/>对优化问题/>进行求解，得到最优的/>记为/>，并令；
根据对优化问题/>进行求解，得到最优的/>记为/>，并令/>；
根据确定/>，根据/>、/>计算/>；
令；
其中，所述预设条件为：
；
式中，为第/>次迭代获取的系统下行传输有效速率。
6、对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解，基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
为了验证本实施例提供的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，利用MATLAB语言仿真，模型图如图1所示，在仿真实验中设定无线信道之间相互独立，总天线。多天线基站到RIS节点之间的距离/>，路径损耗因子，/>。多天线基站到用户终端的CSI向量为/>，其各元素服从均值为0，方差为/>的复高斯分布，其中/>表示/>维零向量，距离，路径损耗因子/>。RIS节点到用户终端的CSI向量为，其各元素服从均值为0，方差为/>的复高斯分布，其中/>表示维零向量，距离/>，路径损耗因子/>。参考距离1m处的路径损耗/>为-30dB。/>为多天线基站中被选取的天线数目，信道带宽，信道相干时间/>，噪声功率/>，单个信道量化比特数/>，RIS节点的反射单元数为/>。
图3为MATLAB语言仿真结果中发射功率与系统下行传输有效速率关系图。从图中可以看出，本实施例方案（即CGP based Transmit Antenna Selection, CGP-TAS）随着发射功率增加，系统下行传输有效速率逐渐增加，这显示出发射功率的提升能够为系统下行传输有效速率带来增益。然而，当发射功率增大到一定值时，信道噪声可以忽略不计，此时系统下行传输有效速率性能逐渐达到极限，体现出发射功率为系统性能带来的增益是有限的。此外，从图3还可以看出，本实施例方案能够获得与发射天线穷举选择方案相同的下行传输有效速率性能，但是本实施例方案的天线选择复杂度低于发射天线穷举选择方案，因为本实施例方案只需对比基于CGP准则得到不为0情况下的/>种发射天线选择方案的下行传输有效速率，而发射天线穷举选择方案需对比所有/>种发射天线选择方案；并且相比于发射天线全选方案，本发明方案能够提高下行传输有效速率。
实施例二：
基于实施例一，本实施例提供了一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输装置，所述装置包括：
状态信息获取模块，用于获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息；
发射天线选择模块，用于基于获取的所述信道状态信息，采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择；
状态信息量化模块，用于在反馈受限条件下，对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化；
有效速率计算模块，用于基于量化结果，计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率，并得到系统下行传输有效速率；
优化问题构建模块，用于在所述基站的发射功率受限条件下，以所述RIS节点的相位为约束，以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量，构建所述系统下行传输有效速率最大化问题；
优化问题求解模块，用于对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解，基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
实施例三：
基于实施例一，本发明提供了一种电子设备，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述方法的步骤。
实施例四：
基于实施例一，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，其特征在于，包括：
获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息；
基于获取的所述信道状态信息，采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择；
在反馈受限条件下，对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化；
基于量化结果，计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率，并得到系统下行传输有效速率；
在所述基站的发射功率受限条件下，以所述RIS节点的相位为约束，以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量，构建所述系统下行传输有效速率最大化问题；
对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解，基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
2.根据权利要求1所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，其特征在于，所述采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择包括：
根据获取的所述信道状态信息，计算所述基站的各发射天线对应的信道增益：
；
式中，，/>为基站的发射天线数量，/>为基站到用户终端、RIS节点到用户终端、基站到RIS节点的路径损耗；/>为基站的第/>个发射天线对应的信道增益，/>为基站的第/>个发射天线到用户终端的信道状态信息；，/>为RIS节点到用户终端的信道状态信息向量，/>为RIS节点的第/>个反射单元到用户终端的信道状态信息，/>为RIS节点的反射单元数量；，/>为基站的第/>个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量的共轭转置，/>为基站的第/>个发射天线到RIS节点的第/>个反射单元的信道状态信息；
选取预设数量的数值最大的信道增益对应的发射天线，作为选择结果。
3.根据权利要求2所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，其特征在于，所述量化结果为：
；
式中，为/>的量化值向量和量化误差向量，/>为/>的量化值向量和量化误差向量，/>，/>为选择的发射天线到用户终端的信道状态信息向量，/>为选择的第/>个发射天线到用户终端的信道状态信息。
4.根据权利要求3所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，其特征在于，所述计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率包括：
基于选择的所述发射天线，确定所述用户终端从所述基站接收的信号为：
；
式中，为基站发送的信号，/>，/>为期望运算函数；/>为基站的发射功率，为RIS节点的相移矩阵，/>，/>为RIS节点的反射单元相位向量，/>为虚数，/>为RIS节点的第/>个反射单元的相位，/>，为对角化函数；/>，/>为选择的发射天线到RIS节点的反射单元的视距信道矩阵，/>为选择的第/>个发射天线到RIS节点的信道状态信息向量，，/>为选择的第/>个发射天线到RIS节点的第/>个反射单元的信道状态信息；/>为选择的发射天线的波束赋形向量的共轭转置，，/>为选择的第/>个发射天线的预编码权重，/>为方差为、均值为0的高斯白噪声，/>为噪声功率；
将所述量化结果代入所述用户终端接收的信号，可得：
；
根据所述用户终端接收的信号计算所述用户终端的信干噪比/>：
；
根据所述用户终端的信干噪比计算所述基站到所述用户终端的传输速率/>：
；
获取量化的信道的量化比特、信道相干时间/>和信道带宽/>，计算所述基站到所述用户终端的反馈速率/>：
；
根据所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率计算所述系统下行传输有效速率：
。
5.根据权利要求4所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，其特征在于，所述系统下行传输有效速率最大化问题为：
；
；
；
所述对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解包括：
；
；
对所述进行交替优化，直至/>收敛，得到给定/>下最优的选择的发射天线的波束赋形向量/>和RIS节点的相移矩阵/>，记为/>；
根据计算给定/>下最优的用户终端的信干噪比/>和系统下行传输有效速率/>；
比较各给定下最优的系统下行传输有效速率/>，选取数值最大的最优的系统下行传输有效速率/>对应的给定/>，记为/>；
将作为所述系统下行传输有效速率最大化问题的求解结果。
6.根据权利要求5所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，其特征在于，若给定下最优的系统下行传输有效速率/>，则令/>。
7.根据权利要求5所述的反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输方法，其特征在于，所述对所述进行交替优化包括：
定义矩阵：
；
；
；
式中，为/>维单位矩阵；/>为/>和/>的量化误差的方差；
固定，基于定义的矩阵/>将所述用户终端的信干噪比/>最大化问题转化为优化问题/>：
；
；
对优化问题进行求解，得到最优的/>记为/>：
，/>为矩阵/>最大特征值对应的特征向量；
将代入所述用户终端的信干噪比/>最大化问题，得到优化问题/>：
；
；
对优化问题进行求解，得到最优的/>记为/>：
，/>为相位运算函数；
初始化迭代次数、RIS节点的反射单元相位向量/>，重复以下步骤，直至满足预设条件：
根据确定/>，根据/>对优化问题/>进行求解，得到最优的/>记为/>，并令；
根据对优化问题/>进行求解，得到最优的/>记为/>，并令/>；
根据确定/>，根据/>、/>计算/>；
令；
其中，所述预设条件为：
；
式中，为第/>次迭代获取的系统下行传输有效速率。
8.一种反馈受限下RIS辅助的通信系统下行传输装置，其特征在于，所述装置包括：
状态信息获取模块，用于获取目标通信系统中基站到RIS节点、RIS节点到用户终端、基站到用户终端的信道状态信息；
发射天线选择模块，用于基于获取的所述信道状态信息，采用信道增益优先准则对所述基站的发射天线进行选择；
状态信息量化模块，用于在反馈受限条件下，对所述RIS节点和选择的所述发射天线到用户终端的信道状态信息进行量化；
有效速率计算模块，用于基于量化结果，计算所述基站到所述用户终端的传输速率和反馈速率，并得到系统下行传输有效速率；
优化问题构建模块，用于在所述基站的发射功率受限条件下，以所述RIS节点的相位为约束，以所述RIS节点的相移矩阵、选择的所述发射天线的数量和波束赋形向量为变量，构建所述系统下行传输有效速率最大化问题；
优化问题求解模块，用于对所述系统下行传输有效速率最大化问题进行求解，基于求解结果进行目标通信系统的下行传输。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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