[發(fā)明專利]MIMO-IRS通信系統(tǒng)的離散相移量化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110967324.2
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113810087B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑慧;張妹娟;石鑫鑫;趙偉
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B17/336;H04B17/391;H04L1/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財(cái)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11624
• 代理人: 郭智

本發(fā)明公開了一種基于MIMO?IRS通信系統(tǒng)的離散相移量化方法，所述方法包括：根據(jù)MIMO?IRS的系統(tǒng)模型，定義出離散相移以及量化級比特之間的關(guān)系，計(jì)算出該系統(tǒng)在短包通信傳輸下的信噪比以及傳輸速率，根據(jù)到達(dá)過程以及服務(wù)過程的分布，計(jì)算出到達(dá)過程以及服務(wù)過程的矩母函數(shù)表達(dá)式，根據(jù)計(jì)算的兩個(gè)矩母函數(shù)表達(dá)式，計(jì)算出MIMO?IRS系統(tǒng)下的時(shí)延違約概率，基于對時(shí)延違約概率的分析，最終得到使時(shí)延違約概率趨于最小化的量化級比特值。應(yīng)用本發(fā)明可以有效的降低通信系統(tǒng)中的時(shí)延，提高系統(tǒng)的整體性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指MIMO-IRS通信系統(tǒng)的離散相移量化方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平不斷提高，信息化技術(shù)發(fā)展迅速，時(shí)延要求日益嚴(yán)格，工業(yè)4.0即第四次工業(yè)演進(jìn)是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代，也就是智能化時(shí)代，工業(yè)4.0驅(qū)動(dòng)了新一輪工業(yè)革命，其核心特征是互聯(lián)，由工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)提供支持，實(shí)現(xiàn)對智能工廠的控制，因此一條超可靠，高精度的通信鏈路對其工業(yè)化至關(guān)重要。智能反射表面(Intelligent reflecting surfaces，IRS)被認(rèn)為是未來無線通信中一種有前途的技術(shù)，其也稱為大型智能表面(large intelligent surface，LIS)，傳統(tǒng)上，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化僅限于終端用戶和網(wǎng)絡(luò)控制器這兩個(gè)端點(diǎn)的傳輸控制，無線網(wǎng)絡(luò)的物理無線電環(huán)境通常是不可控的，由于無線電環(huán)境中的隨機(jī)性，RF信號的傳輸在到達(dá)接收器之前可能會(huì)經(jīng)歷反射、衍射和散射，導(dǎo)致性能下降，而IRS由大量散射元件組成，可以通過改變?nèi)肷湫盘柕姆瓷浞纫约跋嘁频淖兓瘉碇鲃?dòng)控制信號的傳輸特性，有利于信號的接收，從而實(shí)現(xiàn)了智能無線電環(huán)境，IRS以低功耗、低實(shí)施成本、高頻譜利用率以及部署的靈活性獲得廣大關(guān)注。同時(shí)IRS與傳統(tǒng)放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼不同，IRS是在不使用任何功率放大器的條件下放大和轉(zhuǎn)發(fā)信號，而是通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)相移應(yīng)用于每個(gè)反射元件，從而達(dá)到智能的控制無線電環(huán)境，提高頻譜利用率，降低能源消耗，降低時(shí)延。

此外隨著大量設(shè)備的接入以及大量數(shù)據(jù)的傳輸，對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟾撸詫?shí)現(xiàn)更快傳輸，MIMO技術(shù)是指能在不增加帶寬的情況下，成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，采用MIMO系統(tǒng)可有效提高頻譜效率，為支持超可靠低時(shí)延業(yè)務(wù)(Ultra-ReliableLow-Latency Communication，URLLC)場景下的通信傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本專利考慮使用有限塊長度代碼的短數(shù)據(jù)包來滿足低時(shí)延傳輸，同時(shí)通過引入IRS輔助通信來降低時(shí)延，對超可靠低時(shí)延場景中的信息通信具有重大意義。時(shí)延違約概率作為衡量指標(biāo)已在部分MIMO系統(tǒng)中應(yīng)用，但目前基于MIMO-IRS系統(tǒng)中并未研究，因此引入IRS提高時(shí)延性能，降低時(shí)延違約概率對目前智能化時(shí)代具有重大意義。

本發(fā)明的目的在于提出一種基于MIMO-IRS通信系統(tǒng)的離散相移量化方法，可以提高通信網(wǎng)絡(luò)中智能設(shè)備的時(shí)延性能。

基于上述目的，本發(fā)明提供MIMO-IRS通信系統(tǒng)的離散相移量化方法，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

步驟A，根據(jù)MIMO-IRS的系統(tǒng)模型，定義出離散相移以及量化級比特之間的關(guān)系；

步驟B，計(jì)算出系統(tǒng)在短包通信下的傳輸速率以及信噪比；

步驟C，根據(jù)到達(dá)過程以及服務(wù)過程，確定到達(dá)過程以及服務(wù)過程的矩母函數(shù)表達(dá)式；

步驟D，根據(jù)計(jì)算出的矩母函數(shù)表達(dá)式，計(jì)算基于MIMO-IRS系統(tǒng)短包通信下的時(shí)延違約概率；

步驟E，基于對時(shí)延違約概率的分析，最終得到使時(shí)延違約概率趨于最小化的量化級比特值。