[發明專利]一種基于反射面的主被動互惠共生傳輸通信系統

有效

• 申請號: 201911068917.4
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110830097B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 類先富;伍明江
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H04B7/145
• 分類號: H04B7/145;H04B17/364;H04L27/18
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 卓仲陽

1.一種基于反射面的主被動互惠共生傳輸通信系統，其特征在于，包括單天線發射基站、含多個獨立可控的反射單元的智能反射面以及單天線主被動協同接收機，所述智能反射面與傳感器連接；所述單天線發射基站和智能反射面構成互惠共生通信系統發射部分，分別發射主動信號與被動信號；智能反射面的每個反射單元都通過微控制器獨立可控，每個反射單元調整入射信號的相位偏移，同時對入射信號進行存儲再發射，從而形成可控的時延效果；所述單天線協同接收機同時接收主動信號和被動信號，并分別解調出來自基站的主動信息和來自與智能反射面相連的傳感器的被動信息，其中被動信息通過無線信道的時延長度進行指示；基站直接到協同接收機的信道建模為瑞利衰落信道h_d，h_d～CN(0,1)；由于基站到智能反射面的信道G往往存在視距(LOS)路徑，因此將的每個元素建模為萊斯信道，即：

其中，K₁是萊斯因子，和分別為視距路徑分量和非視距NLoS路徑分量，的每個元素的能量為1，的元素相互獨立，且均服從CN(0,1)；智能反射面到協同接收機之間的信道建模為瑞利信道，h_r的每個元素都服從CN(0,1)；

基站發射功率歸一化為1，x′是基站發送的數據，x′的每個元素均服從CN(0,1)，所以，基站發射的信號表示為：

x(n)＝x′(n)

接收端接收到的信號為

其中，k表示智能反射面引入的時延，表示智能反射面的對角相移矩陣，θ_m∈[0,2π)表示第m個反射單元的相移角度，ω～CN(0,σ²)表示功率為σ²的加性高斯白噪聲；

基站以單載波發送主動信號，保護序列“GI seq”選用ZC序列，其序列長度設為32，“Data”字段的長度設為224，因此接收端FFT/IFFT變換的點數是256，即一個發送符號的長度是256，一個幀包括一個或者多個發送符號；智能反射面的每個反射單元根據信道信息對入射信號進行特定的相移，相移系數的選擇原則是使得所有經過反射單元處理的反射信號能夠在協同接收機處同相疊加，以最大化接收增益；根據待傳輸的被動信息，智能反射面的每個反射單元對入射的幀信號引入相同的特定時延，即如果被動信息是“1”，則對幀信號延時22個采樣間隔，如果被動信息是“0”，則不引入時延；

協作接收機首先采用本地存儲的32位ZC序列與接收信號進行相關運算，運算結果為

其中，N_d為ZC序列長度32，GIseq為ZC序列；當XC(n)超過設定的門限值時，則認為檢測到了有效的多徑信號；假定由無線信道自身帶來的最大時延小于22個采樣間隔；由于最大的多徑時延受智能反射面控制，因此，先檢測接收的混疊信號的最大多徑時延，若該值不小于22個采樣間隔，則解調出被動信息“1”，若該值小于22個采樣間隔，說明智能反射面沒有對入射信號引入時延，解調出被動信息“0”；

接下來解調主動信號，由于存在多徑信號，因此采用頻域均衡來解調主動信號，以降低接收算法復雜度；丟棄接收信號最開始的32個采樣信號，然后將剩余信號切分成若干個長度為256的符號；將每個長度為256的信號進行FFT變換，利用頻域信道信息進行均衡，得到均衡后的信號

X_re(k)＝Y(k)/H(k)

其中，Y(k)表示y(n)的FFT變換，k＝0,1,…255,H(k)表示頻域的第k個子信道；假設系統已知所有的信道系數，頻域信道H可以通過對時域信道進行FFT變換得到；

再對X_re進行IFFT變換即恢復出發送信號x，將x中的保護序列“GI seq”丟棄即得到主動發送的數據“Data”；分別完成了主被動信號的解調。