一种AAS和STAR-RIS辅助的干扰协调方法

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种aas和star-ris辅助的干扰协调方法。

背景技术：

1、随着无线用户数量和业务流量持续增长，有限频谱资源与不断增长的通信需求之间的矛盾日益突出。为提高蜂窝网络的频谱利用效率，可以利用有源天线系统调整垂直波束方向，将传统单一扇区在垂直维度上划分为内扇区和外扇区，并使内扇区和外扇区复用相同频谱资源，从而提升单位带宽能够服务的用户数量和业务容量。

2、然而，由于内扇区波束和外扇区波束在空间覆盖范围上难以实现完全分离，在两类波束的覆盖交界区域内，用户可能同时接收到内扇区信号和外扇区信号。当内扇区和外扇区复用相同频谱资源时，该交界区域容易产生较强的同频干扰，导致用户信干噪比下降、传输速率降低，甚至产生通信中断。此外，在基站总发射功率受限的情况下，内扇区波束和外扇区波束需要共享基站发射功率。单个波束能够获得的发射功率可能低于传统单扇区传输方式，特别是外扇区用户距离基站较远、路径损耗较大，容易出现外扇区覆盖能力下降的问题。若仅通过提高发射功率或扩大频谱隔离范围解决上述问题，又可能降低系统能效或频谱利用效率。

3、因此，如何在保持内扇区和外扇区频谱复用能力的同时，对内外扇区交界区域进行干扰隔离，并利用有源天线系统（active antenna system，aas）和透射与反射可重构智能表面（simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligentsurface，star-ris）增强干扰区及边缘区域的信道质量，是垂直扇区化系统中亟需解决的问题。另外，用户业务需求和空间分布具有动态性，采用固定的频谱划分和固定的波束传输方式难以持续适应不同区域的业务负载，因此还需要根据各区域的用户业务需求自适应配置频谱资源、波束参数和star-ris参数。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。

2、本技术的目的在于至少一定程度上解决相关技术中存在的技术问题之一，本技术实施例提供了一种aas和star-ris辅助的干扰协调方法及系统。

3、本技术的实施例，一种aas和star-ris辅助的干扰协调方法，包括：

4、将服务区域内用户划分为内扇区用户、干扰区用户和外扇区用户，获取内扇区、干扰区和外扇区对应的区域业务需求；

5、根据内扇区、干扰区和外扇区对应的区域业务需求，对系统可用频谱资源进行划分，获得干扰区频谱资源和非干扰区频谱资源；

6、根据用户所属区域、干扰区频谱资源和非干扰区频谱资源，选择第一传输方式或第二传输方式，控制有源天线系统aas形成第一波束和第二波束，并控制透射与反射可重构智能表面star-ris对入射信号进行反射和透射，以向内扇区用户、干扰区用户和外扇区用户发送数据；

7、其中，所述第一传输方式为：基于所述第一波束发送内扇区用户数据，基于所述第二波束发送干扰区和外扇区用户数据，以及控制star-ris辅助干扰区和外扇区传输；所述第二传输方式为：基于所述第一波束发送干扰区用户数据，基于所述第二波束发送内扇区和外扇区用户数据，以及控制star-ris辅助内扇区和外扇区传输。

8、根据本技术的某些实施例，将服务区域内用户划分为内扇区用户、干扰区用户和外扇区用户，获取内扇区、干扰区和外扇区对应的区域业务需求，包括：

9、获取服务区域内各用户的用户业务需求和用户分布信息；

10、根据用户分布信息、波束参数及接收功率确定内扇区用户、干扰区用户和外扇区用户；

11、统计内扇区用户、干扰区用户和外扇区用户的业务需求，得到各区域对应的区域业务需求。

12、根据本技术的某些实施例，根据用户分布信息、波束参数及接收功率确定内扇区用户、干扰区用户和外扇区用户，包括：

13、根据内扇区波束和外扇区波束的覆盖范围以及用户分布信息确定干扰区用户；

14、或者，计算用户接收到的内扇区参考波束与外扇区参考波束的接收功率差，根据所述接收功率差确定内扇区用户、干扰区用户和外扇区用户；

15、或者，根据用户分布信息中的用户位置、用户与基站之间的距离、用户相对基站的方位角或俯仰角确定干扰区用户；

16、或者，根据用户位置确定候选干扰区，根据候选干扰区内用户接收到的内扇区参考波束与外扇区参考波束的接收功率差确定干扰区用户。

17、根据本技术的某些实施例，根据内扇区、干扰区和外扇区对应的区域业务需求，对系统可用频谱资源进行划分，获得干扰区频谱资源和非干扰区频谱资源，包括：

18、根据内扇区、干扰区和外扇区对应的区域业务需求确定干扰区频谱资源和非干扰区频谱资源的划分比例，根据所述划分比例对系统可用频谱资源进行划分，获得干扰区频谱资源和非干扰区频谱资源；

19、或者，根据内扇区、干扰区和外扇区对应的区域业务需求和频谱效率确定干扰区和非干扰区的等效频谱资源需求，根据干扰区和非干扰区的等效频谱资源需求对系统可用频谱资源进行划分，获得干扰区频谱资源和非干扰区频谱资源。

20、根据本技术的某些实施例，当干扰区存在业务需求，并且内扇区或外扇区也存在业务需求时，将初始干扰区资源比例限制在预设的最小比例和最大比例之间。

21、根据本技术的某些实施例，所述第一传输方式和所述第二传输方式采用相同的star-ris单元参数模型；当star-ris支持针对不同资源单元独立配置时，star-ris的第个单元在资源单元上的反射系数表示为：

22、

23、star-ris的第个单元在资源单元上的透射系数分别表示为：

24、

25、其中，表示第个单元在资源单元上的反射系数，表示第个单元在资源单元上的透射系数，和分别表示可控单元的反射功率系数和透射功率系数，和分别表示反射相位和透射相位；

26、对于理想无损的能量分割型star-ris，满足：

27、

28、以及

29、。

30、根据本技术的某些实施例，所述第一传输方式包括以下步骤：

31、基站控制有源天线系统形成第一波束，并通过所述第一波束使用非干扰区频谱资源向内扇区用户发送其数据；

32、基站控制有源天线系统形成第二波束，并通过所述第二波束使用干扰区频谱资源向干扰区用户和使用非干扰区频谱资源向外扇区用户发送其数据；

33、基站或star-ris控制器根据干扰区用户和外扇区用户的信道信息、业务需求及第二波束参数，确定star-ris的反射参数和透射参数，并向star-ris发送第一控制信息，star-ris按照所述第一控制信息对第二波束的入射信号进行反射和透射，形成指向干扰区的反射波束和指向外扇区的透射波束。

34、根据本技术的某些实施例，所述第二传输方式包括以下步骤：

35、基站控制有源天线系统形成第一波束，并通过所述第一波束使用干扰区频谱资源向干扰区用户发送其数据；

36、基站控制有源天线系统形成第二波束，并通过第二波束使用非干扰区频谱资源向内扇区用户和外扇区用户发送内外扇区用户叠加数据；

37、基站或star-ris控制器根据内扇区用户和外扇区用户的位置、信道信息、业务需求、第二波束参数以及非正交传输参数，确定star-ris的反射参数和透射参数，并向star-ris发送第二控制信息，star-ris按照所述第二控制信息对第二波束的入射信号进行反射和透射，形成指向内扇区的反射波束和指向外扇区的透射波束。

38、根据本技术的某些实施例，在确定第一波束和第二波束的基本覆盖方向后，以最大化内扇区、干扰区和外扇区全部用户的总传输速率，在满足基站总发射功率上限约束、干扰区频谱资源的用户调度约束、非干扰区频谱资源上的内扇区用户调度约束和外扇区用户调度约束、资源分配变量和发射功率变量约束、star-ris的反射系数、透射系数及能量约束和用户最低传输速率约束中的一种或多种，求解用户资源分配、用户发射功率以及star-ris反射参数和透射参数。

39、根据本技术的某些实施例，基站分别确定第一传输方式和第二传输方式下的候选传输参数，并根据系统总传输速率、最低用户速率、满足业务需求的用户数量、总发射功率或干扰水平中的至少一种性能指标，选择第一传输方式或第二传输方式。

40、上述方案至少具有以下的有益效果：基站获取用户的业务需求和用户分布，根据内、外扇区波束的覆盖关系确定内扇区、干扰区和外扇区，并统计各区域的用户业务需求；根据区域业务需求将系统频谱划分为供干扰区用户使用的干扰区频谱资源和供内、外扇区用户复用的非干扰区频谱资源；进一步控制aas形成第一波束和第二波束，并采用star-ris辅助干扰区和外扇区的第一传输方式，或者采用star-ris辅助内扇区和外扇区的第二传输方式，通过配置star-ris的反射参数和透射参数，将不同波束或不同频谱资源上的用户信号传输至对应区域。通过该方法能够使干扰区用户与内、外扇区用户在频域上相互隔离，同时保留内扇区与外扇区的频谱复用能力，并利用aas的空域波束形成能力以及star-ris的反射和透射能力改善干扰区和扇区边缘用户的信道质量，从而降低内外扇区之间的同频干扰、增强系统覆盖能力，并使频谱资源配置与动态用户业务分布相匹配。