[發(fā)明專利]基于智能反射面的定位信息輔助波束控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010030404.0
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111245494B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳亮;袁華晨;張在琛;黨建;李弈文;龔子軼;劉鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/145;H04W4/02;H04W64/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 湯金燕

本發(fā)明公開了一種基于智能反射面的定位信息輔助波束控制方法，其中智能反射面可以根據(jù)基站發(fā)送的波束方向信息計算并調(diào)節(jié)智能反射面的參數(shù)，使波束指向服務(wù)的用戶終端；能夠高效地對智能反射面進(jìn)行參數(shù)配置，實現(xiàn)精確的波束控制，此外基站不需要知道完全的信道狀態(tài)信息，基站根據(jù)相應(yīng)角度估計和飛行時間估計的結(jié)果，實現(xiàn)對用戶終端的精確定位，在定位信息的輔助下，可以實現(xiàn)波束的精確控制，還可以有效減小波束控制的開銷，提高系統(tǒng)的能量利用率；且上述基于智能反射面的定位信息輔助波束控制方法應(yīng)用范圍廣泛，既適用于毫米波通信，也適用于太赫茲通信以及自由空間光通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于智能反射面的定位信息輔助波束控制方法。

背景技術(shù)

增強(qiáng)移動寬帶、海量機(jī)器類通信、超高可靠低時延通信是5G移動通信的三大典型應(yīng)用場景。5G移動通信與大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等新技術(shù)融合，催生了新的應(yīng)用和新的商業(yè)模式。我國的三大運(yùn)營商已開始部署5G移動通信基站，5G移動通信逐步商用。在未來5到10年中，5G移動通信將會發(fā)揮非常重要的作用。空、天、地、海泛在移動通信網(wǎng)將會是后5G移動通信、以及6G移動通信發(fā)展的必然趨勢，隨之而產(chǎn)生的新業(yè)務(wù)將會對傳輸速率、能量效率等提出新的要求。

毫米波通信已經(jīng)被列為5G通信高頻段的關(guān)鍵技術(shù)之一。與射頻通信相比，毫米波通信工作頻段比較高，傳播距離較短，容易受到物體的阻擋。為了提高毫米波以及更高頻段通信的覆蓋范圍，就需要通過中繼或者其他手段。為了提高能量效率，要求中繼配置大規(guī)模天線。一般情況下，每根天線將配置一個射頻通道，這就使得中繼的成本以及能耗大大提高。為了增強(qiáng)毫米波以及更高頻段通信的覆蓋范圍，智能反射面技術(shù)得到了很大的關(guān)注。

智能反射面是由變?nèi)荻O管構(gòu)成的電磁材料，可以通過調(diào)節(jié)參數(shù)控制入射到智能反射面上信號的反射方向，并且可以起到波束成形的效果。智能反射面不對入射信號進(jìn)行數(shù)字信號處理，僅調(diào)節(jié)入射信號的相位(對應(yīng)于延時)，從而控制反射信號的出射方向以及能量匯聚的效果。因此，智能反射面具有成本低、能耗低等優(yōu)點。在下行傳輸過程中，為了實現(xiàn)對發(fā)射信號出射方向的精準(zhǔn)控制，智能反射面的控制器需要根據(jù)用戶終端的信道狀態(tài)信息去控制出射信號的波束指向，實現(xiàn)能量的精準(zhǔn)投遞。但是，智能反射面不具有數(shù)字信號的處理能力，不能從用戶終端的導(dǎo)頻信號中獲取用戶終端的信道狀態(tài)信息。而基站估計得到的信道狀態(tài)信息是一個從用戶終端到智能反射面，再由智能反射面到基站的級聯(lián)信道狀態(tài)信息。如何實現(xiàn)智能反射面與用戶終端間精確的波束控制是目前智能反射面所面臨的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明提出一種基于智能反射面的定位信息輔助波束控制方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種基于智能反射面的定位信息輔助波束控制方法，包括如下步驟：

步驟1，智能反射面向基站上報智能反射面的反射面地理位置以及智能反射面的反射面姿態(tài)信息；

步驟2，基站設(shè)置局部坐標(biāo)系，根據(jù)本地的基站位置、反射面地理位置和反射面姿態(tài)信息，分別計算基站與智能反射面之間物理距離以及波束方向信息，將波束方向信息中的離開角告知智能反射面；所述波束方向信息包括信號離開智能反射面時相對于智能反射面的離開角，以及到達(dá)基站時相對于基站天線所在平面的第一到達(dá)角；

步驟3，智能反射面根據(jù)收到的離開角，設(shè)置智能反射面參數(shù)，使智能反射面到基站的第一波束方向與離開角重合；

步驟4，基站根據(jù)第一到達(dá)角設(shè)計基站到智能反射面的第二波束方向，使得第二波束方向與第一到達(dá)角重合，并向用戶終端下發(fā)上行導(dǎo)頻信號發(fā)送指令；

步驟5，用戶終端收到基站的上行導(dǎo)頻信號發(fā)送指令后，向基站發(fā)送上行導(dǎo)頻信號；

步驟6，基站收到用戶終端發(fā)來的上行導(dǎo)頻信號后，進(jìn)行信號處理，聯(lián)合估計到達(dá)角和飛行時間，得到第二到達(dá)角和第一飛行時間；