[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(shè)計）人: 孫強;錢盼盼;齊月月;王玨;黃勛;徐晨;楊永杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué);南通先進(jìn)通信技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W16/28;H04W24/02
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多個智能反射面輔助的無線通信方法及其系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括單天線基站和單天線用戶端，以及在基站與用戶端間隨機分布式布設(shè)的多個智能反射面；首先智能反射面按照距離乘積的升序順序進(jìn)行排序，基站選擇第一個智能反射面，用戶端發(fā)送導(dǎo)頻信號通過所選智能反射面級聯(lián)鏈路以及直接鏈路到基站端，從而基站估計出此時所選級聯(lián)鏈路與直接鏈路信道；其次在選擇后，基站端調(diào)整所選智能反射面的相位到最優(yōu)并計算出此時系統(tǒng)的凈數(shù)據(jù)速率；然后基站依次選擇下一個智能反射面，用戶端發(fā)送導(dǎo)頻到基站端并估計出信道，基站端計算出所選一組智能反射面的最優(yōu)相位以及該系統(tǒng)的凈數(shù)據(jù)速率并與前一個凈數(shù)據(jù)速率值進(jìn)行比較。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多個智能反射面輔助的無線通信方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

智能反射面被認(rèn)為是一種新的革命性技術(shù)，它通過使用集成在平面上的大量低成本無源反射元件來智能地重新配置無線傳播環(huán)境，從而顯著提高無線通信網(wǎng)絡(luò)的性能。具體地說，智能反射面的不同元件可以通過控制入射信號的幅度和相位來獨立地反射入射信號，從而協(xié)作地實現(xiàn)用于定向信號增強或清零的無源波束形成。智能反射面不僅在概念上具有吸引力，而且在實施方面具有各種實際優(yōu)勢。首先，它的反射元件只被動地反射信號，而不需要任何發(fā)射射頻鏈，因此與傳統(tǒng)的有源天線陣列或最近提出的有源表面相比，可以用較低的硬件、能量成本來實現(xiàn)和操作。其次，智能反射面的工作模式?jīng)]有多余的天線噪聲放大和自干擾，因此與傳統(tǒng)的有源中繼相比具有競爭優(yōu)勢，例如頻譜效率低的半雙工中繼，以及需要復(fù)雜技術(shù)進(jìn)行自干擾消除的全雙工中繼。最后，智能反射面作為無線網(wǎng)絡(luò)中的輔助設(shè)備，可以透明地集成到它們中，從而為現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)提供了巨大的靈活性和兼容性。

多個智能反射面輔助的無線通信系統(tǒng)的性能在一定程度上比一個智能反射面輔助的無線通信系統(tǒng)性能好，因為多個智能反射面可以提供多個鏈路來增強接收到的信號強度，并且分布在不同位置的多個智能反射面可以提供靈活的鏈路，從而減少其中一個或多個鏈路被某些障礙物阻塞的情況所帶來的影響。雖然多個智能反射面輔助可以提高系統(tǒng)的性能，但是智能反射面?zhèn)€數(shù)增加導(dǎo)致高導(dǎo)頻開銷帶來的系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率性能下降是不可避免的。面對該挑戰(zhàn)，本申請需要設(shè)計一種多個智能反射面輔助的無線通信方法及其系統(tǒng)來減少導(dǎo)頻開銷給系統(tǒng)性能帶來的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種多個智能反射面輔助的無線通信方法及其系統(tǒng)，用于權(quán)衡導(dǎo)頻開銷與凈數(shù)據(jù)速率大小。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的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(shè)；基站以及所有的智能反射面布設(shè)位置在基站端全部已知；用戶終端設(shè)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(jìn)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(shè)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(dǎo)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(chǔ)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?zhèn)€數(shù)；

步驟205、在同一相干時間內(nèi)，用戶分時隙將導(dǎo)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