RIS FDMA TDMA代码

### RIS辅助无线网络中的FDMA和TDMA代码实现

对于可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）辅助的频分多址接入（Frequency Division Multiple Access, FDMA）技术，在Python中可以构建一个简单的仿真模型来展示如何分配不同的频率资源给多个用户设备。下面是一个基于随机信道状态信息假设下的简单例子[^1]。

import numpy as np

def ris_fdma_simulation(num_users=4, num_subcarriers=8):
    """
    模拟RIS辅助下采用FDMA方式传输的数据处理过程
    
    参数:
        num_users (int): 用户数量
        num_subcarriers (int): 子载波数目
        
    返回:
        allocation_matrix (numpy.ndarray): 资源分配矩阵，形状为[num_users, num_subcarriers]
                                           表示每个用户的子载波占用情况
    """

    # 初始化资源分配矩阵，默认所有位置都未被占用
    allocation_matrix = np.zeros((num_users, num_subcarriers))

    # 随机指派子载波给各个用户，这里简化处理不考虑实际物理层细节
    assigned_carrier_indices = set()
    
    while len(assigned_carrier_indices) < min(num_users, num_subcarriers):
        user_id = np.random.randint(low=0, high=num_users)
        carrier_index = np.random.randint(low=0, high=num_subcarriers)

        if not any([allocation_matrix[user_id][carrier_index], 
                    carrier_index in assigned_carrier_indices]):
            allocation_matrix[user_id][carrier_index] = 1
            assigned_carrier_indices.add(carrier_index)

    return allocation_matrix


if __name__ == "__main__":
    result = ris_fdma_simulation()
    print("Resource Allocation Matrix:\n", result)

而对于时分多址接入（Time Division Multiple Access, TDMA），则可以通过定义时间槽的方式来模拟不同时间段内只有一个活动用户发送数据的情形。以下是另一个简化的Python函数用于说明这一概念：

def ris_tdma_simulation(num_users=4, time_slots_per_frame=16):
    """
    模拟RIS辅助下采用TDMA方式传输的数据处理过程
    
    参数:
        num_users (int): 用户数量
        time_slots_per_frame (int): 帧内的时隙数
        
    返回:
        schedule_list (list of tuples): 记录了各时隙对应的活跃用户ID列表，
                                        形式为[(slot_1_user,), ... , (slot_n_user,)]
    """

    # 创建调度表，初始化为空元组表示该时段无任何用户通信
    schedule_list = [(None,) for _ in range(time_slots_per_frame)]

    available_timeslots = list(range(time_slots_per_frame))
    
    for i in range(min(len(schedule_list), num_users)):
        chosen_slot_idx = np.random.choice(available_timeslots)
        
        # 更新已选中的时隙并移除以防重复选取
        schedule_list[chosen_slot_idx] = (i,)
        available_timeslots.remove(chosen_slot_idx)

    return schedule_list


if __name__ == "__main__":
    tdma_schedule = ris_tdma_simulation()
    print("TDMA Schedule:", tdma_schedule)

上述两个脚本分别展示了在理想化条件下利用RIS增强信号覆盖范围的同时实施FDMA与TDMA两种多址访问策略的方法。需要注意的是这些只是非常基础的概念验证性质的例子，并不代表真实世界应用中的复杂性和优化需求。