RIS辅助无人机通信系统波束赋形双重循环优化算法

郭歆莹; 刘龙飞; 朱春华

doi:10.13705/j.issn.1671-6833.2025.02.005

郑州大学学报（工学版） ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (02) : 67 -74. DOI: 10.13705/j.issn.1671-6833.2025.02.005

RIS辅助无人机通信系统波束赋形双重循环优化算法

郭歆莹, 刘龙飞, 朱春华

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摘要

为提高复杂城市环境中无人机(UAV)集成可重构智能表面(RIS)构成的RIS-UAV中继通信系统的频谱效率，研究了定轨迹RIS-UAV中继通信系统的最大化系统下行和速率问题，构建了一个联合主被动波束赋形的多变量非凸优化问题。为了解决该问题，设计了一种基于分式规划(FP)的流形优化的低复杂度交替优化双重循环算法。首先，通过FP算法将问题化简；其次，利用标准凸优化算法设计基站主动波束赋形，利用流形优化算法设计RIS被动波束赋形；最后，通过内外双重循环交替迭代优化直至收敛。仿真结果表明：所提算法与经典方案对比具有较好的收敛性和较低的复杂度，且在最大发射功率为20 dBm时，和速率比随机相位方案实现大约6 dB的增益。此外，RIS采用3 bit离散相移时系统和速率性能与连续相移近似。