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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利最大化用户和速率的波束设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116388825B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310418099.6，技术领域涉及：H04B7/06；该发明授权最大化用户和速率的波束设计方法是由刘刚;潘澄;郭漪设计研发完成，并于2023-04-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本最大化用户和速率的波束设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种最大化用户和速率的波束设计方法，主要解决现有单智能反射面的和速率增益低，双智能反射面元素数目大的问题，其实现方案是：基站通过信道估计得到等效信道模型，并对其最大和速率进行拉格朗日和二次变换，得到最大和速率的多项式表示；通过加权最小均方误差设计发射波束形成矩阵，且分别固定两个智能反射面相移系数并松弛非凸约束，得到最大和速率的半正定规划形式，并对其求解得到单次迭代的发射波束成型矩阵及两个智能反射面的相移系数；在设定的迭代约束下得到最终的发射波束成型矩阵及两个智能反射面相移系数的最优值。本发明能在智能反射面元素数目相同且较小的情况下获得明显的和速率增益，可用于蜂窝小区或局域网通信系统。

本发明授权最大化用户和速率的波束设计方法在权利要求书中公布了：1.一种最大化用户和速率的波束设计方法，其特征在于，包括如下步骤： 1构建基带等效信道模型，并对该模型下的最大和速率进行拉格朗日对偶变换和二次变换： 1a发射端基站通过信道估计获得信道状态信息CSI，通过复正态分布获取到两个智能反射面IRS的初始相移系数Φ1 0和Φ2 0，通过信道状态信息CSI和两个IRS的相移系数，得到基带等效信道模型 1b将基带等效信道模型代入信干噪比SINR公式得到用户的信干比γk，根据γk通过香农公式得到用户速率R，对用户速率求和得到最大和速率的表达形式； 1c通过引入辅助变量α对最大和速率的表示形式进行拉格朗日对偶变换，以将对数和转为分式和；再通过引入辅助变量β进行二次变换QT，将分式和转化为多项式和，表示如下： 其中β＝[β1,β2,…,βk,…,βL]T为步骤1c中二次变换引入的辅助变量,L为系统的用户总数，并且γk表示用户k的信干比，αk为拉格朗日变换引入的辅助变量，为用户k的等效基带模型，ωk是用户k的波束成形向量，ωj是干扰用户j的波束成形向量，σ0 2为噪声功率，[·]T表示矩阵的转置； 2固定两个智能反射面IRS的相移系数，通过最小均方误差波束设计方法得到发射波束成形矩阵W,实现如下： 7a设第一智能反射面IRS1的初始相移系数为Φ1 0，第二智能反射面IRS2的初始相移系数为Φ2 0，并将其固定为常数，引入拉格朗日对偶变量λ通过拉格朗日乘子法，得到用户k的包含λ的发射波束ωk的闭式解； 其中αk为步骤1c通过拉格朗日变换引入的辅助变量，βk为步骤1c通过二次变换引入的辅助变量，为用户k的等效基带模型，为干扰用户i的等效基带模型，IN表示大小为N×N的单位矩阵； 7b对7a中的得到的用户k发射波束ωk的闭式解，使用二分法得到最优解λ*，将λ*带回用户k发射波束ωk的闭式解中，将L个用户的发射波束级联得到发射波束成形矩阵W； 3将包含两个智能反射面IRS的相移系数Φ1和Φ2和波束成型矩阵W的最大和速率转化为半正定规划SDP形式： 3a在波束成形矩阵W的基础上，分别固定两个智能反射面IRS相移系数Φ1和Φ2，通过将非凸约束||Φi||＝I松弛为||Φi||≤I，将带有非凸约束的最大和速率转化成带有凸约束的最大和速率，表示如下： 其中q1为变量为θ1的最大和速率形式中的一阶系数，q2为变量为θ2的最大和速率形式中的一阶系数，F1为变量为θ1的最大和速率形式中的二阶系数，F2为变量为θ2的最大和速率形式中的二阶系数；em是第m位上为1的初始向量， diag·表示对向量进行矩阵对角化操作，k为当前用户索引,r表示当前智能反射面IRS的索引，Mr为第r个智能反射面IRS的元素数目，θ2表示第二智能反射面IRS2反射单元相移系数向量，θ1表示第一智能反射面IRS1反射单元相移系数向量,α为拉格朗日变换引入的辅助变量，β为二次变换引入的辅助变量，表示在迭代过程中，最后一次更新后的值； 3b对于带有凸约束的最大和速率，引入对偶变量μ，进行拉格朗日对偶分解，得到两个智能反射面IRS上反射单元相移系数向量θ*的闭式解； 3c将θ*带入带有凸约束的最大和速率形式中，并同时使用矩阵舒尔补将该形式转化为经典的半正定规划SDP形式； 4通过计算机的优化工具CVX工具箱对上述半正定规划SDP形式进行优化，得到单次迭代过程中第一智能反射面IRS1相移系数Φ1，第二智能反射面IRS2相移系数Φ2； 5设最大迭代次数imax和最大迭代差值ε，判断是否满足终止迭代条件： 当迭代次数i超过设定的迭代次数imax，或者两次相邻迭代过程中，由Φ1，Φ2和W构成的和速率之间的差值小于最大迭代差值ε，则迭代结束，得到最终优化结果W*，和 否则，令迭代次数i＝i+1，返回步骤2。

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