【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种面向多用户通信的双ris布设位置优化方法、终端及介质。
技术介绍
1、近年来，智能反射面(ris,reconfigurable intelligence surface)作为无线通信中的一种新技术，凭借低功耗，低成本等优势，受到学术界和工业界的广泛关注。由于出色的性能表现，被认为是未来6g通信的关键技术之一。ris又称智能反射面(irs,intelligent reflecting surface)，是一种由大量低成本无源反射元件组成的电磁表面，表面的每个反射单元都可以独立改变入射信号的相移或振幅，从而实现对无线信道的智能化重构，提升无线通信性能。现有关ris的应用主要考虑使用单跳ris用于辅助和改善直连链路性能。研究表明，在反射元件个数相同的情况下，与单ris相比，使用双ris能进一步提升无线通信系统的性能。其原因是通过两个ris的协同工作，可以进一步提高传输信号的质量和信号覆盖范围。在实际场景中，可以用来提高基站b的信号覆盖能力和用户接收到信号的质量，解决由于密集遮挡环境下用户通信质量差的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种面向多用户通信的双ris布设位置优化方法、终端及介质，旨在实现实际环境下存在众多障碍物的复杂城市建筑群中，将ris布设在高楼顶部区域，通过部署两个ris建立基站b与用户的双ris级联链路，在ris布设区域内选择最佳位置，最大化基站b到最差用户的信道增益均值。
2、为实现上
3、第一方面，本专利技术提供了一种面向多用户通信的双ris布设位置优化方法，包括：根据基站b到r1，r1到r2，以及r2到各用户uk的信道状态信息，构建基站b到各用户uk的级联ris信道，推导基站b至各用户uk的等效信道增益均值的闭式表达式；以最大化基站b到最差用户的等效信道增益均值为优化目标，以第一个ris和第二个ris的可行布设区域范围、ris的有序反射为约束条件，构建两跳ris的布设位置优化问题；设计两层优化算法，求解所述两跳ris的布设位置优化问题，获得两个ris的最佳布设位置，提高基站b到最差用户的信道增益均值。
4、考虑到b至r1、r1至r2、r2至用户uk信道均为莱斯信道，由los成分与nlos成分构成，具体可表示为
5、
6、将los成分建模为波束方向两端设备p和设备q阵列响应的乘积，nlos成分定义为服从均值为0，方差为1的高斯分布的向量或矩阵。定义其中n为阵列相应中元素个数，为相邻两个元素之间的相位差，则ris的阵列响应为
7、
8、其中υa、υe表示ris处方向波束的离开(到达)方位角和离开(到达)仰角，λ表示波长，(·)t表示转置，表示克罗内克积。
9、将基站b至r1方向波束的到达方位角和到达仰角表示为r1至r2方向波束的离开方位角和离开仰角表示为r1至r2方向波束的到达方位角和到达仰角表示为r2到用户uk的离开方位角和离开仰角为则基站b到r1、r1到r2、r2到用户uk的los成分可分别表示为
10、将代入式(1)，则基站b至r1，r1至r2，r2至用户uk的信道可分别表示为
11、
12、
13、
14、其中hnlos、snlos、gnlos分别代表基站b至r1，r1至r2，r2至用户uk的nlos成分。将r1、r2的反射相移矩阵表示为则经由r1、r2辅助，从基站b到用户uk的级联ris信道可表示为
15、
16、将式(3)、(4)、(5)带入上式，得
17、
18、其中(1)式为不含nlos分量项的展开整理结果，(2)式为3个含一个nlos分量项的展开整理结果，(3)式为3个含两个nlos分量项的展开整理结果，(4)式为nlos分量项的展开整理结果。
19、由于ris应布设固定在合适位置，在长时间内增强基站至各用户的无线通信信道质量，鉴于此，推导基站至各用户的统计平均信道增益。考虑本专利技术通信系统模型采用时分多址，各信道之间相互独立，基于公式e[h1h2]＝e[h1]e[h2]、e[h1+h2]＝e[h1]+e[h2]，对信道增益hb,k2取均值可得
20、
21、式中，(1)-(4)项分别对应不含nlos分量项、含一个nlos分量项、含两个nlos分量项、含三个nlos分量项的推导结果。其中，表示从m个反射单元中任选出2个的组合数。
22、以基站b直立方向为z轴正半轴，b至r1水平方向为x轴正半轴，r1、r2布设区域平行于xoz平面，信号从基站出发，经由r1、r2反射到达用户uk。将r1、r2的可布设区域表示为布设位置坐标表示为考虑公平性原则，以使基站b到最差用户的信道增益均值最大化为优化目标，以双ris的可行布设区域范围、ris的有序反射为约束条件，构建双ris的布设位置优化问题
23、
24、
25、
26、
27、其中c1、c2表示分别在两个不同的可布设区域c3表示基站b到r1两点间距离小于基站b到r2两点间距离以此构成有序反射。将(9)式带入上述优化问题可得
28、
29、
30、
31、
32、考虑m较大的情况，由于此时m4数量级远高于m2与m，可将优化问题(10)进一步化简为
33、
34、
35、
36、
37、进一步的，对于转换后的路径选择问题模型，利用遍历法选择r1、r2的最佳布设位置。由于对所有用户而言，基站b至r1，r1至r2的信道是相同的，因此无论r1，r2布设在何位置，一旦r1，r2布设位置固定后，信道增益均值最小的用户为离r2距离最远的用户。鉴于此，设计双层搜索算法来求解上述优化问题。详细算法如下
38、将可布设区域均等化分j1、j2个区域，用各区域中心点作为布设位置坐标点，即将离散化为将r1、r2的布设位置记为p1、p2：
39、
40、
41、第二方面，本专利技术提供了一种电子终端，包括处理器及存储介质；
42、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第一方面所述任一项所述方法的步骤。
43、第三方面，本专利技术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第一方面任一项所述方法的步骤。
44、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
45、(1)本专利技术提出了一种面向多用户通信的双ris布设位置优化方法，通过构建并分析包含los和nlos分量项的级联ris信道，精确计算出基站至各个用户的等效信道增益均值，利用时分多址技术，在保证各信道独立性的前提下，针对基站b到两个ris以及从多个ris反射后到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向多用户通信的双RIS布设位置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述面向多用户通信的双RIS布设位置优化方法，其特征在于，将基站B、反射面R1、反射面R2以及K个用户Uk,k＝(1,2,…,K)，用设备p与设备q表示{p,q＝(B,R1,R2,k)|p≠q}，则基站B到反射面R1的信道状态信息为反射面R1到反射面R2的信道状态信息为以及反射面R2到各用户Uk的信道状态信息为
3.根据权利要求1所述面向多用户通信的双RIS布设位置优化方法，其特征在于，根据已获得的信道状态信息中的参数Φ1以及Φ2，将基站B经由反射面R1、反射面R2辅助到各用户Uk的级联RIS信道表示为：
4.根据权利要求1所述面向多用户通信的双RIS布设位置优化方法，其特征在于，根据式(6)的级联RIS信道推导出基站B到用户Uk的等效信道增益均值为：
5.根据权利要求1所述面向多用户通信的双RIS布设位置优化方法，其特征在于，以基站B直立方向为z轴正半轴，基站B至反射面R1水平方向为x轴正半轴，反射面R1、反射面R2布设区域平行于xoz
6.根据权利要求4所述面向多用户通信的双RIS布设位置优化方法，其特征在于，设计并采用两层优化算法来求解优化问题，详细算法步骤如下：
7.一种电子终端，其特征在于，包括处理器及存储介质；
8.一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1～6任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种面向多用户通信的双ris布设位置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述面向多用户通信的双ris布设位置优化方法，其特征在于，将基站b、反射面r1、反射面r2以及k个用户uk,k＝(1,2,…,k)，用设备p与设备q表示{p,q＝(b,r1,r2,k)|p≠q}，则基站b到反射面r1的信道状态信息为反射面r1到反射面r2的信道状态信息为以及反射面r2到各用户uk的信道状态信息为
3.根据权利要求1所述面向多用户通信的双ris布设位置优化方法，其特征在于，根据已获得的信道状态信息中的参数φ1以及φ2，将基站b经由反射面r1、反射面r2辅助到各用户uk的级联ris信道表示为：
4.根据权利要求1所述面向多用户通信的双ris布设位置优化方法...
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