[发明专利]一种基站、智能反射面和用户之间的关联匹配方法

说明书

本发明公开了一种基站、智能反射面和用户之间的关联匹配方法。该方法包括：针对毫米波通信系统，构建基站、智能反射面和用户之间的关联匹配问题；设置基站对智能反射面的偏好序列、智能反射面对用户的偏好序列，以及用户对基站的偏好序列；基于所设置的偏好序列求解所构建的关联匹配问题，以确定多个基站、多个智能反射面、多个用户三类节点之间的三边匹配关系。本发明实现了基站、智能反射面和用户这三类节点之间的稳定匹配，提高了无线通信网络系统的整体通信质量，并降低了时间成本。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种基站、智能反射面和用户之间的关联匹配方法。

背景技术

随着对更高数据速率的迫切需求，毫米波通信因其提供千兆数据速率的能力而吸引了大量兴趣。与微波波段相比，毫米波信号遭受更严重的路径损耗，因此通常采用波束形成技术来提供波束形成增益。虽然波束形成可以有效地提高信号强度，但也带来了新的挑战，即具有锐利波束的通信链路更容易被阻塞。

近年来，智能反射面(IRS，Intelligent Reflecting Surfaces)被引入到毫米波通信中。智能反射面是由大量低成本无源反射元件组成的无源反射平面，通过调整输入信号的振幅/相位，可以改变反射信号的方向。因此，智能反射面可以关联基站为用户在毫米波通信下提供额外的反射路径，从而有效缓解阻塞效应，提高了无线通信网络的通信质量。

IRS辅助无线通信系统的研究多集中于研究IRS的最佳反射系数的设计。然而，现有的大多数IRS工作都集中在链路级性能优化上。在具有多个BS(BaseStation，基站)、IRS、User(用户)的通用无线网络只进行了少量研究。例如，将IRS与User的关联问题表述为匹配问题，通过考虑BS的负载平衡要求实现网络效用最大化。又如，考虑一个有多个IRS辅助多用户的多输入单输出(MISO)系统，将IRS-User关联问题建模为双边匹配问题。尽管目前给出了BS-User和IRS-User之间的关联，但没有解决BS-IRS-User的联合关联。

现有技术通过固定BS与IRS的连接或者固定IRS与User的连接，从而解决BS-IRS的连接对与User的关联匹配问题或者是BS与IRS-User连接对的关联匹配问题。但是没有考虑BS、IRS和User三者的自由匹配问题。此外，现有技术利用集中式优化方法解决BS-IRS-User三者的关联匹配问题，但是这种方法需要将所有信息集中到一个节点进行处理，当需要关联匹配的接点数量增多时，会导致信息量太大难以处理，并增加了优化时间。

由于IRS可以通过无线控制器去改变与其连接的BS，因此BS与IRS的连接可以是不固定的，这就引出了BS与IRS的关联匹配问题。而BS服务的用户也是需要选择的，因而引出了在多个BS、多个IRS服务多个User情况下的BS-IRS-User三者的关联匹配问题。由于在多个BS、多个IRS、多个User的场景下，User数量的增多会导致集中式优化方法需要处理的信息量增多，因此需要提供一种分布式匹配方式来解决BS-IRS-User三者的关联匹配问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种基站、智能反射面和用户之间的关联匹配方法。该方法包括以下步骤：

针对毫米波通信系统，构建基站、智能反射面和用户之间的关联匹配问题；

设置基站对智能反射面的偏好序列、智能反射面对用户的偏好序列，以及用户对基站的偏好序列；

基于所设置的偏好序列求解所构建的关联匹配问题，以确定多个基站、多个智能反射面、多个用户三类节点之间的三边匹配关系。

与现有技术相比，本发明的优点在于，为了解决多个基站、多个智能反射面和多个用户之间的关联匹配问题，考虑建立BS-IRS-User关联模型，并利用分布式三边匹配方法来解决该关联问题，最终实现了基站、智能反射面和用户这三类节点之间的稳定匹配，从而提高了无线通信网络系统的整体通信质量。