[發明專利]一種基于RIS輔助的認知無線網絡中斷性能預測方法及系統

有效

• 申請號: 202210313277.4
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114584233B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 楊平;鄺偉潮;王善進
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H04B17/336
• 分類號: H04B17/336;H04B17/382;H04B17/391;H04W16/18;H04W16/22
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 姜杉

本發明提供了一種基于RIS輔助的認知無線網絡中斷性能預測方法及系統，包括S1構建RIS輔助認知無線網絡模型，寫出次用戶接收機的接收信號表達式,S2用RIS消除次用戶對主用戶的干擾，導出各反射單元的相位取值，得到接收信噪比表達式，S3討論RIS各反射單元的幅度取值，導出對應的接收信噪比表達式，S4定義中斷概率事件，推導出次用戶中斷概率理論表達式,S5通過蒙特卡洛進行仿真及理論分析驗證；另一方面還提供一種系統用于實現上述方法。本發明在RIS覆蓋范圍的限制下，采用RIS來消除次用戶對主用戶的干擾，以提升次用戶系統性能，可以精確預測實際系統性能甚至提升系統性能，其網絡還可以工作在更低干擾噪聲比環境下，為實際網絡設計與優化提供了理論指導。

技術領域

本發明屬于領域無線通信領域，特別涉及一種基于RIS輔助認知無線網絡中斷性能預測方法。

背景技術

隨著無線通信產業的蓬勃發展，激增的移動用戶數和無線寬帶業務需求面臨著頻譜資源分配殆盡、設備成本高和能耗高等問題，制約著無線通信產業的持續發展。認知無線電技術被認為是解決頻譜資源短缺問題的一項有效技術。認知無線網絡中，主次用戶可以采用重疊模式或覆蓋模式來共享頻譜。在重疊模式下，次用戶可接入主用戶的頻譜，只要其對主用戶的干擾低于預設的門限值。由于干擾門限和信道衰落的影響，次用戶的服務質量往往難于滿足。如何保障次用戶鏈路的通信質量，是認知無線技術實用化需要考慮的關鍵問題。

智能反射面(RIS)技術由于其具有全雙工全頻帶工作、無需射頻單元、不會放大噪聲、低成本、低能耗和易布置等優點獲得了學術界和工業界的廣泛關注。RIS是一個由大量低成本的無源反射單元所構成的超表面。每個單元都可獨立地對入射信號的幅度和相位進行調節。通過各單元的協作，RIS可讓各反射信號在接收端相干疊加或相干抵消，從而達到改變信道環境、提升系統性能的目的。RIS為惡劣信道環境下的無線通信提速提供了新思路。

為提升次用戶系統性能，RIS技術被引入認知無線網絡中。然而現有對RIS輔助的認知無線網絡的研究，往往假設所有用戶都處于RIS覆蓋范圍內。在此假設下，RIS被同時用于增強次用戶信號和抑制主用戶處的干擾。然而，在實際網絡中，當RIS布置于主用戶接收機附近，而又遠離次用戶發射機時，由于路徑損耗的影響，RIS覆蓋范圍有限。此時，RIS只能用于消除次用戶對主用戶的干擾，對其性能的預測是現實網絡需要解決的問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種基于RIS輔助的認知無線網絡中斷性能預測方法，與傳統分析忽視RIS覆蓋范圍不同，本發明考慮在RIS覆蓋范圍的限制下，采用RIS來消除次用戶對主用戶的干擾，以提升次用戶系統性能，導出的次用戶中斷概率封閉表達式可以精確預測實際系統性能，分析還表明采用適當大地反射單元數就可以顯著提升系統性能，且相比于忽視RIS覆蓋范圍的網絡，本發明網絡可以工作在更低干擾噪聲比環境下，這為實際網絡設計與優化提供了理論指導。

一方面，本發明通過如下技術方案實現，提供一種基于RIS輔助的認知無線網絡中斷性能預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，對通信系統構建基于RIS輔助的認知無線網絡模型，寫出次用戶接收機的接收信號表達式；

S2，導出各反射單元的相位取值，并得到此時的接收信噪比表達式；

S3，獲取RIS各反射單元的幅度取值，導出對應的接收信噪比表達式；

S4，定義中斷概率事件，推導出次用戶中斷概率理論表達式；

S5，通過蒙特卡洛對S4所述次用戶中斷概率理論表達式進行仿真及理論分析驗證。

優選的，所述步驟S1所述通信系統還包括單天線主用戶接收機、單天線次用戶發射機、單天線次用戶接收機和具有N個反射單元的RIS所組成，主用戶發射機位于RIS覆蓋范圍內，而次用戶發射機位于RIS覆蓋范圍之外。