[發(fā)明專利]一種多個智能反射面輔助的無線通信方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110207960.5
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113163325B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 孫強;錢盼盼;齊月月;王玨;黃勛;徐晨;楊永杰
• 申請（專利權）人: 南通大學;南通先進通信技術研究院有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W16/28;H04W24/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多個智能反射面輔助的無線通信方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟201、將多個智能反射面在基站和用戶端之間分布式布設；基站以及所有的智能反射面布設位置在基站端全部已知；用戶終端設備自帶全球定位系統(tǒng)，從而其位置信息通過信令反饋給基站已知；

步驟202、基站端根據(jù)已知的位置信息，求出各個智能反射面與基站和用戶的距離乘積，并按照距離乘積大小進行升序排序，智能反射面按照距離乘積升序排序的集合為：M＝{IRS₁,...,IRS_M}，設置m＝1，初始多個智能反射面集合為I＝{IRS_m}；

步驟203、在同一相干時間內(nèi)，用戶分時隙將導頻信號通過距離乘積最小的智能反射面反射到基站以及通過直接鏈路發(fā)送到基站；

步驟204、基站端在已知距離乘積最小的智能反射面與用戶以及與基站間的級聯(lián)信道狀態(tài)信息后，計算出此時智能反射面集合I上的最優(yōu)相位使得其凈數(shù)據(jù)速率最大，在已知相位的基礎上計算凈數(shù)據(jù)速率R_|I|，|I|表示智能反射面集合I中智能反射面的個數(shù)；

步驟205、在同一相干時間內(nèi)，用戶分時隙將導頻信號經(jīng)過距離乘積排序下一個的智能反射面IRS_m，m＝m+1，并經(jīng)其反射到基站端；基站端計算出此時智能反射面集合上最優(yōu)的相位，并計算所選的多個智能反射面集合協(xié)助的通信系統(tǒng)的凈數(shù)據(jù)速率

步驟206、將上述步驟204和步驟205計算得到的凈數(shù)據(jù)速率值進行比較，如果前一個計算結果大于后一個計算結果，則結束計算過程轉步驟207；否則將后一個計算結果和所選智能反射面替換前一輪結果返回步驟205；

步驟207、被選的一組最優(yōu)智能反射面I與其相應的基站和用戶端在同一相干時間內(nèi)進行通信；

步驟208、如若改變用戶位置，則需對智能反射面重新排序，轉步驟202。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種多個智能反射面輔助的無線通信方法，其特征在于：所述步驟202中，按照距離乘積大小進行升序排序，此處距離乘積為用戶與智能反射面的距離乘以智能反射面與基站的距離；在由第m個智能反射面協(xié)助通信的系統(tǒng)遍歷可達速率公式可表示為：R＝E[log₂(1+γ_m)]，其中，m≤M且M為智能反射面的總個數(shù)；

其中，N為智能反射面的元件個數(shù)且是此時系統(tǒng)的信噪比，P是發(fā)送功率，是加性高斯白噪聲的方差，h_BU是基站到用戶的直接鏈路的信道，代表基站到智能反射面m的信道，Θ_m是智能反射面m上的幅度相位對角陣，是智能反射面m到用戶的信道，在信道均可由大尺度和小尺度衰落表示的情況下，此時的信噪比的均值α是大尺度衰落因子，是基站到第m個智能反射面的距離，是第m個智能反射面到用戶的距離，系統(tǒng)的凈遍歷可達速率從而可以將距離乘積按照從小到大的順序來排序，得到最優(yōu)的智能反射面的選擇順序。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種多個智能反射面輔助的無線通信方法，其特征在于：所述步驟203中，在同一相干時間內(nèi)，用戶分時隙將導頻信號通過距離乘積最小的智能反射面反射到基站以及通過直接鏈路發(fā)送到基站，其具體步驟如下：

步驟301、用戶分時隙發(fā)送導頻信號，在第一個時隙中，基站通過智能反射面控制器控制距離乘積最小的智能反射面，使其打開平面陣的第一個反射元件；

步驟302、第一個反射元件的振幅為1，相位為0，導頻信號經(jīng)過該元件反射到基站，基站通過最小均方誤差(MMSE)方法估計出該時隙下的信道；

步驟303、在下一個時隙中，基站通過智能反射面控制器控制距離乘積最小的智能反射面，使其關閉前一個反射元件，打開平面陣下一個反射元件，設置其反射幅度為1，相位為0；導頻信號經(jīng)過該智能反射面反射到基站，基站使用MMSE估計出下一個時隙的信道；

步驟304、重復步驟303直到該平面陣上每一行的所有元件按照同一次序打開一遍；

步驟305、智能反射面上的所有元件都關閉后，用戶再將導頻通過直接鏈路發(fā)送到基站端，至此，基站端估計出直接鏈路以及所有級聯(lián)鏈路的信道。