[发明专利]提高通信系统能效的方法及装置

说明书

本发明提供了一种提高通信系统能效的方法及装置，应用于通信系统，解决了通信系统能效较低的问题。该方法包括：建立基站与第一终端设备之间的信道模型；信道模型所对应的信道特征与基站通过可重构智能表面RIS与第一终端设备通信时使用的相控单元的数量N有关；RIS包括M个相控单元，每个相控单元用于反射RIS接收到的信号；N为小于或等于M的正整数；M为正整数；基于基站与第一终端设备之间的信道模型，得到基站与第一终端设备通信时的信道容量；其中，信道容量与信道模型所对应的信道特征有关；确定在信道容量满足预设约束条件的情况下，通信系统能效最大化所对应的相控单元的数量N。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及提高通信系统能效的方法及装置。

背景技术

在无线通信的环境中，当基站与终端设备之间存在障碍物时，终端设备可能无法接收到基站发送的全部信号。在这样的场景下，可以在基站的周围部署可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface，RIS)，利用RIS自身可以反射信号的特点，将接收到的信号反射到终端设备，这样终端设备可以接收到基站发送的全部信号，克服了由于障碍物遮挡引起的信号缺失的问题，从而提升基站和终端设备的通信质量。

目前，RIS仍处于实验阶段，针对RIS的研究主要集中在提升数据传输速率和吞吐量等方面的性能优化，然而整个通信系统的能效较低。

发明内容

本申请提供了提高通信系统能效的方法及装置，通过确定基站通过RIS与各个终端设备通信时使用的相控单元的数量，提高整个通信系统的能效。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种提高通信系统能效的方法，应用于通信系统，通信系统包括基站、第一终端设备、以及RIS，RIS包含M个相控单元，包括：建立基站与第一终端设备之间的信道模型；其中，信道模型包括基站与第一终端设备之间的直连信道模型、以及基站通过RIS与第一终端设备通信的中继信道模型，中继信道模型所对应的信道特征与基站通过RIS与第一终端设备通信时使用的相控单元的数量N有关；N为小于或等于M的正整数；M为正整数；基于建立的基站与第一终端设备之间的信道模型，得到基站与第一终端设备通信时的信道容量；其中，信道容量与直连信道模型对应的信道特征、以及中继信道模型所对应的信道特征有关；在信道容量满足预设约束条件的情况下，确定通信系统能效最大化所对应的相控单元的数量N。

结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，信道模型满足：

其中，y表示第一终端设备接收到的信号，s表示基站发射的信号，n表示噪声，信道特征包括：h_b、H_br、H_r、θ；其中，h_b表示基站到第一终端设备的信道增益；H_br表示基站到RIS的信道增益矩阵，H_br包括N个分量，N个分量分别对应基站到RIS的N个相控单元的信道增益；H_r表示RIS到第一终端设备的信道增益矩阵，H_r包括N个分量，N个分量分别对应RIS的N个相控单元到第一终端设备的信道增益；θ表示RIS的N个相控单元中每一个相控单元的相移；p表示基站的发射功率。

结合上述第一方面，在一种可能的实现方式中，基站与第一终端设备通信时的信道容量R满足：

其中，p表示基站的发射功率，α表示幅度反射系数，α∈(0，1]，H_br(n)表示基站到RIS中N个相控单元中的第n个相控单元的信道增益，H_r(n)表示RIS中N个相控单元中的第n个相控单元到第一终端设备的信道增益，σ表示加性高斯白噪声，|H_br(n)H_r(n)|表示取绝对值。