【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，特别涉及未来第五代移动通信(beyond 5thgeneration，b5g)和第六代移动通信(6th generation，6g)中，面向智能反射面辅助动态缓存网络参数配置方法及设备。
技术介绍
1、现如今，移动网络流量指数级增长的驱动力已经从根本上从对传统以连接为中心的通信需求的稳步增长转变为以内容为中心的通讯的爆炸式增长。作为内容分流的有效方案，在基站(base station，bs)缓存内容可以减轻核心网的回程负担，提高用户设备(userequipment，ue)的服务质量(qualities of service，qos)。然而，当内容传输链路处于深度衰落时，内容缓存的有益作用无法完全实现。因此，内容缓存设计自然会在无线通信和缓存策略之间产生耦合，需要从通信的角度提高性能。
2、幸运的是，最近在微机电系统和超材料方面的突破已经将智能反射面(intelligent reflecting surface，irs)确立为增强无线网络传播环境的有前景的技术。irs由众多低成本无源元件组成，可以独立控制入射信号的相位和幅度，实现三维(threedimensional，3d)无源波束成形。在irs辅助网络中，irs密集部署，irs可以与bs协调重建信道环境，带来更丰富的接入机会和信号处理的新维度。通过主动塑造无线传播环境，可以利用irs来提高内容传输链路的质量，特别是在无线边缘或移动性管理领域。然而，现有的缓存研究很少引入irs通过信号改善来提高缓存性能。因此，尽管支持缓存的irs辅助网络很有前
技术实现思路
1、本专利技术提出一种智能反射面辅助动态缓存网络参数配置方法及设备，该方法中，首先需要统计智能反射面辅助缓存网络的初始部署参数；接下来分析推导得到距离用户最近的irs波束赋形、随机散射及不存在反射面情况下的智能反射面辅助缓存网络中典型用户的有用信号强度分布；之后推导得到智能反射面辅助缓存网络中典型用户的干扰信号功率分布；最后得到网络覆盖概率表达式，根据缓存覆盖概率指标关于网络不同部署参数的变化关系，得到覆盖概率最大下的网络部署参数。
2、本专利技术的一种智能反射面辅助动态缓存网络参数配置方法包括以下步骤：
3、步骤200，获取目标智能反射面辅助动态缓存网络场景中的初始固定参数主要包括网络中基站部署密度λbs、irs典型单元数n，irs服务距离d1和d2，信道路径损耗指数α，载波频率fc，zipf指数w、用户请求文件m的概率q(m)、典型基站存储文件m的概率pc(m)，信干噪比阈值t。
4、考虑支持缓存的irs辅助网络场景，如附图1所示，bs和irs的位置分布服从两个独立的齐次泊松点过程(homogeneous poisson point process，hppp)，即密度分别为λbs和λirs的和假设bs和ue配备了单天线，每个irs都有n个反射单元。假设只有在距离d1内的irs为ue提供o(n2)信道增益的波束成形,在阈值距离d2(d2＞d1)内的irs通过随机散射o(n)信道增益向ue贡献信号和干扰。
5、对于任何bsi，位于原点o的典型用户直接从bsi接收到的信号功率为其中pt表示bs的发射功率，hd,i表示bs-ue直连信道，ri-α是bs-ue距离r相关的路径损耗，gi表示小尺度衰落，假设为瑞利衰落，即gi～exp(1)。表示平均信道功率增益，其中c表示光速，fc是载波频率。因此振幅|hd,i|遵循具有尺度参数的瑞利分布，而hd,i遵循均值为零、协方差为gd,i的圆对称复高斯(circularlysymmetric complex gaussian,cscg)分布，其中
6、由和分别表示bs-irs链路和irs-ue链路的基带等效信道。设表示具有n反射单元的irs的相移矩阵，其中diag{x}表示对角矩阵，φn∈[0,2π]表示对角单元n的相移，j表示虚单位。bs-irs-ue级联信道可以建模为hb,φ和hr的级联，给出
7、
8、其中表示单元n反射的bs-irs-ue信道。
9、bs-nirs反射单元链路和nirs反射单元-ue链路的信道功率增益表示为：
10、|hb,n|2＝gbgc,n＝βl-αgb,n,|hr,n|2＝grgr,n＝βd-αgr,n (2)
11、其中gb和l表示bs-irs信道的平均信道功率增益和bs-irs距离，gr和d表示irs-ue信道的平均信道功率增益和irs-ue距离，gb,n和gr,n表示考虑小尺度瑞利衰落的单位均值指数随机变量(random variable，rv)。振幅|hb,n|遵循尺度参数的瑞利分布,振幅|hr,n|遵循具有尺度参数的瑞利分布。
12、缓存文件库由m个相同大小的文件组成，内容索引集表示为q(m)表示用户请求第m个文件fm的概率，并且满足请求概率为其中w(0＜w＜2)为zipf指数。每个基站可存储c(c＜m)个文件，设pc(m)表示文件fm在任意bs处缓存的概率，bs处所有内容的缓存位置表示为pc＝[pc(1),pc(2),…,pc(m)]。bs处的缓存受缓存容量上限的约束：
13、步骤210，分析推导得到距离用户最近的irs波束赋形、随机散射及不存在反射面情况下的智能反射面辅助动态缓存网络中典型用户的有用信号强度分布。
14、当ue 0到其服务irs 0之间距离满足d0≤d1时，irs 0为bs-irs信号提供波束成形增益，其他除了irs 0之外的距离ue在d2范围内的irs为随机散射信号。bs-ue 0的距离r0、irs j-ue 0的距离dj和bs-irs j的距离l0,r满足关系，其中是投影在地平面上的bs-ue 0-irsj链路夹角，假设l0,j≈r0，因此此时的有用信号强度sbf表达式为：
15、
16、其中hd,0为bs-ue直连信道，为bs-irsj-ue级联信道，表示到ue距离小于d2的irs集合，假设bs 0-ue 0直接信道相位∠hd,0是已知的，irs 0可以执行一个通用的相移，这样和hd,0是同相的，因此在ue 0处叠加。其他irs随机散射信号，产生随机相位bs 0-ue 0直接路径和bs 0-irs 0-ue 0路径的组合信道h1可以表示为根据已知r0和d0情况下的一阶和二阶矩，使用gamma分布来近似sbf：
17、
18、对于h1，由于对于|h1|2，其已知r0和d0情况下的一阶矩可以表示为：
19、
20、其中波束成形增益表示成系数是期望为0的高斯随机变量的和，因此h2服从均值为0的cscg分布，方差为因此已知r0和d0情况下的|h2|2一阶矩表示为：
21、
22、其中由于和因此有用信号的二阶矩表示为
23、
24、表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能反射面辅助动态缓存网络参数配置方法及设备，其特征在于，包括：通过统计目标智能反射面辅助缓存网络场景中的初始固定参数主要包括网络中基站部署密度λBS、IRS典型单元数N，IRS服务距离D1和D2，信道路径损耗指数α，载波频率fc，Zipf指数w、用户请求文件m的概率q(m)、典型基站存储文件m的概率pc(m)，信干噪比阈值T；计算得到服务IRS对UE提供波束赋形增益、随机散射增益及不提供增益情况下的智能反射面辅助缓存网络中典型用户的有用信号强度分布和干扰信号功率分布；推导得到网络覆盖概率表达式，根据缓存覆盖概率指标关于网络部署参数的变化关系，得到网络覆盖概率满足阈值要求的基站缓存容量和智能反射面部署参数配置方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，结合目标智能反射面辅助缓存网络的初始部署参数，计算得到典型用户有用信号强度分布的计算式为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，结合目标智能反射面辅助缓存网络的初始部署参数，计算得到典型用户平均干扰信号功率为
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，智能反射面辅助缓存网络的初
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用网络缓存覆盖概率达到某一阈值来表征反射面辅助缓存网络覆盖性能，探究典型用户覆盖概率随不同基站缓存容量和IRS部署密度的变化关系，再根据实际基站缓存容量限制得到网络IRS部署密度参数配置方案。
6.应用权利要求1所述的一种智能反射面辅助动态缓存网络参数配置方法的参数配置设备，其特征在于，包括：第一确定模块、第二确定模块、第三确定模块、网络侧设备、智能反射面设备以及终端设备。
7.如权利要求6所述的一种智能反射面辅助动态缓存网络参数配置设备，其特征在于，所述第一确定模块：用于根据目标智能反射面辅助缓存网络场景中的初始固定参数，确定典型用户接收有用信号强度分布；
...【技术特征摘要】
1.一种智能反射面辅助动态缓存网络参数配置方法及设备，其特征在于，包括：通过统计目标智能反射面辅助缓存网络场景中的初始固定参数主要包括网络中基站部署密度λbs、irs典型单元数n，irs服务距离d1和d2，信道路径损耗指数α，载波频率fc，zipf指数w、用户请求文件m的概率q(m)、典型基站存储文件m的概率pc(m)，信干噪比阈值t；计算得到服务irs对ue提供波束赋形增益、随机散射增益及不提供增益情况下的智能反射面辅助缓存网络中典型用户的有用信号强度分布和干扰信号功率分布；推导得到网络覆盖概率表达式，根据缓存覆盖概率指标关于网络部署参数的变化关系，得到网络覆盖概率满足阈值要求的基站缓存容量和智能反射面部署参数配置方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，结合目标智能反射面辅助缓存网络的初始部署参数，计算得到典型用户有用信号强度分布的计算式为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，结合目标智能反射面辅助缓存网络的初始部署参数，计算得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿涛，郭银乾，陈艺戬，胡留军，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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