[發明專利]一種基于接收功率排序的智能反射面選擇方法

有效

• 申請號: 202010024919.X
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111245492B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 賈承璐;高暉;許文俊;陸月明
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04W72/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

針對在配置了多個智能反射面的毫米波蜂窩系統中，特別是對于用戶與基站之間存在遮擋的情況下，如何進行智能反射面選擇的問題。本發明提出了基于接收功率排序，在信道狀態信息未知的情況下，通過波束空間搜索的方式同時實現高效的智能反射面選擇，對于未來智能反射面輔助毫米波網絡的設計和部署具有重要意義。

技術領域

本發明涉及多智能反射面輔助的毫米波蜂窩系統中基于接收功率排序信息進行智能反射面選擇方法，確切地說，多天線用戶根據來自不同智能反射面的波束功率信息進行排序，并將排序信息及波束方向信息進行反饋以實現系統靈活高效的波束賦形，屬于無線通信技術領域。

背景技術

隨著數據流量的爆炸式增長，毫米波(mmWave)憑借其豐富的可用頻段已經成為第五代移動通信的關鍵技術。實現毫米波通信的第一個嚴峻挑戰是路徑損耗，為了補償毫米波傳輸嚴重的路徑損耗，毫米波基站通常采用大規模天線陣列進行窄波束傳輸，可以有效的將傳輸能量集中在某一區域或方向。然而，毫米波方向性傳輸對阻塞非常敏感，甚至會導致連接中斷，這也為毫米波鏈路的建立和維持帶來了新的挑戰。為此，智能反射面(IRS)被整合到毫米波蜂窩系統中。

IRS是一個包含了大量低成本被動反射陣子的天線面，每一個陣子能夠獨立調節入射電磁波的相位和幅度，從而改變電磁波的傳播路徑。傳統的無線技術一般都是在收發端進行信號處理，以適應動態且不可控的無線信道，而IRS能夠通過可控的智能信號反射技術主動地修正無線信道。因此，IRS為無線鏈路性能的進一步提升提供了新的自由度，并為智能可編程無線環境的實現鋪平了道路。在毫米波蜂窩系統中，阻塞問題會嚴重降低通信質量，甚至造成鏈路中斷。IRS憑借其改變電磁波傳輸環境的能力，有潛力成為處理毫米波通信阻塞問題的新方法。通過合理放置IRS的位置，使電磁波的傳輸路徑能夠繞過遮擋物，從而提高通信質量。

波束訓練是實現毫米波系統中用戶初始接入的關鍵技術，特別是對于移動性用戶，由于毫米波通信的方向性傳輸，用戶的服務質量很大程度上依賴于波束的實時對準，因此需要進行頻繁的波束訓練來實現用戶與基站的實時連接。同樣，在多IRS輔助的毫米波蜂窩系統中，用戶的服務質量不僅依賴于基站與IRS的波束實時對準，還依賴于IRS與用戶的波束實時對準。由于IRS與基站的位置相對固定，因此基站到IRS的波束方向是靜態的，因此第一個難點是確定IRS的選擇，即選擇最優的IRS序號使得用戶的接收功率最大。其次，第二個難點是用戶與IRS的波束實時對準問題，即所選擇的IRS通過相移器參數調整在信道狀態信息未知的情況下使入射的波束方向對準用戶。

發明內容

本發明考慮多智能反射面(IRS)輔助的毫米波(mmWave)蜂窩系統中基于用戶側的接收功率排序實現聯合的波束訓練和IRS選擇，首先，波束訓練階段，基站向所有IRS發射訓練波束，所有IRS通過調整自身反射參數實現波束的全向掃描，同時，多天線用戶進行全向掃描，分別得到來自于不同IRS的波束功率及對應方向，然后，用戶來自于不同IRS的波束功率進行排序，并選擇功率最大的波束對應的IRS及對應方向，最后，用戶通過低頻廣播信道將IRS選擇信息反饋給基站，將波束方向信息反饋給IRS。

附圖說明

圖1為多智能反射面輔助的毫米波蜂窩系統架構圖。

圖2為智能反射面結構圖。

圖3為基于接收功率排序的聯合波束訓練和智能反射面選擇實現流程圖。

圖4為基站、智能反射面、用戶位置拓撲圖。

圖5為智能反射面選擇方法、基于優化理論的聯合被動和主動波束成形方法用戶接收功率對比曲線。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。