[发明专利]智能反射面系统考虑硬件损伤的性能分析方法

权利要求书

1.考虑硬件损伤的智能反射面系统性能分析方法，其特征在于：

(1)系统模型

假设直接链路被阻挡，信号由基站发出经过RIS反射给用户，其中RIS部署N个反射元件用来提高通信系统的可靠性，尽管传播信道是随时间和频率变化，我们也假设块衰落信道模型，其中信道在每个相干间隔内是静态的且频率平坦的；定义基站与RIS的信道为RIS与用户的信道为假设g_br、g_ru是瑞利信道，信道分布为g_br～CN(0,G_sr)、g_ru～CN(0,G_ru)，其中是大尺度衰减系数的协方差矩阵，其中包含大尺度衰减系数α_br、α_ru；

用户的接收信号表示为：

其中S是基站分配的功率，x是数据传输符号，E{|x|²}＝1，是相移矩阵，其中是基站处硬件损伤引起的失真，是用户硬件损伤引起的失真，n～(0,δ²)是加性高斯白噪声，δ²是接收信号噪声的方差，k_b是基站处硬件损伤的误差向量幅值，k_u是用户硬件损伤的误差向量幅值；

将(1)式简化，用户的接收信号重新表示为：

其中，表示为由基站和用户硬件损伤引起的失真和，

其中

(2)性能分析

步骤1)利用RIS元件之间的相关性获取相关矩阵；

RIS的元件总数RIS的每行每列有N_HV个元件，元件的面积是D＝l_Hl_V，l_H是元件的垂直高度，l_V是元件的水平宽度，波长为λ的平面波对应于载波频率f，第m个元件对应原点的位置信息是

元件之间的空间相关矩阵为：

步骤2)利用相关矩阵计算信道信息；

在各向同性瑞利衰落下，将G_br和G_ru表示为

G_br＝α_brl_Hl_VR (6)

G_ru＝α_bul_Hl_VR (7)

其中，α_br，α_bu是大尺度衰减系数，R是空间相关矩阵；

步骤3)利用信道信息计算信号噪声失真比；

根据公式(2)(3)，信号噪声失真比SNDR可以表示为：

又等于

其中

定义为传输信噪比；

步骤4)在相等相移和随机相移下，计算中断概率；

根据公式(8)系统的中断概率可以定义为P＝Pr(ρ_s≤ρ_th)，其中ρ_th是信号噪声失真比(SNDR)的阈值，其中断概率表示为：

进一步整理为

定理1.给定ρ_th，中断概率的闭式表达推导为

其中，k和w分别代表形状参数和尺度参数，表示如下

推论1.当相移相等时，即此时形状参数k和比例参数w可计算为

推论2.当相移在随机分布时，形状参数k和比例参数w可以表示为

其中a，b和c是与相移无关的闭式，可表示为

其中是矩阵G_br和G_ru的对角向量；

步骤4)用户性能分析，利用步骤3)中获得的中断概率闭式表达式进行用户性能分析。