[發明專利]基于智能反射面的無線通信傳輸方法及系統

在審

• 申請號: 202211185632.0
• 申請日: 2022-09-27
• 公開（公告）號: CN115632913A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 王昭誠;陳善麟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04W4/02;H04W40/08;H04W40/32;H04W72/044
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 劉雯

本發明提供基于智能反射面的無線通信傳輸方法及系統，包括：獲取多個目標終端的位置信息，基于所述目標終端位置信息通過低頻鏈路進行上行信道估計，若判斷目標終端與基站之間不存在直射徑，則通過基站依次向附近的智能反射面發射高頻參考信號，目標終端選取傳輸信號功率最大的智能反射面；若存在某一個智能反射面需要服務多個目標終端，則對目標終端進行分組；同組目標終端，基于目標終端相對智能反射面的位置，選擇傳輸質量最佳的波束為本組目標終端對應的波束；基于選擇的最終傳輸波束在基站與目標終端之間進行時分雙工信號傳輸。本發明解決現有無線通信在遮擋情況下傳輸效率低、成本高的問題。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，尤其涉及一種基于智能反射面的無線通信傳輸方法及系統。

背景技術

智能反射面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)，是近年通信領域倍受關注與研究的一項關鍵技術。具體地，RIS是由一系列無源反射器件構成的平面陣列結構。每個反射器件均可獨立地被與基站(Base Station,BS)相連的控制器調控，以改變其電磁特性，從而實現對入射電磁波的相位超前或滯后。通過聯合調節每一反射器件的電磁特性，可以控制出射波束的方向，從而“突破”入射角與反射角相等的限制，根據具體需求改變電磁波的傳播路徑。RIS也因此被用于直射徑被遮擋時的盲區覆蓋，以及小區邊緣的信號增強等。一個典型應用場景見圖1，其中BS-終端(User Equipment,UE)的直射徑被房屋遮擋，信號傳輸質量減弱；通過在小區周圍部署RIS，可以建立BS-RIS-UE的虛擬視距(Line-of-Sight,LoS)鏈路，從而實現高效的通信。現有的RIS由于其無源特性，在反射信號時相較于傳統的有源中繼不會額外引入熱噪聲；此外，RIS不會引入大量的額外功率消耗；第三，RIS在高頻段，例如毫米波頻段，有著明顯的性能優勢：高頻段電磁波的散射損耗較大，因而當直射徑不存在時，更需要RIS建立虛擬LoS鏈路以輔助通信，并且工作頻率提高使得RIS面積可以更小，方便實際部署。

然而由于RIS反射器件數目通常較大，因此如何設置每一反射器件對于入射電磁波的相移成為RIS應用中的難題之一。常見的實現方法是為RIS提供一個碼本(例如離散傅里葉變換Discrete Fourier Transform，DFT碼本)，使用時依次對碼本中的所有波束進行掃描，以確定能提供最大傳輸速率的波束。

此外，大量的反射器件數目對信道估計存在困難，由于RIS反射器件的相移是與級聯信道(BS-RIS-UE)相互耦合的，因此為了估計級聯信道的信道狀態信息(Channel StateInformation,CSI)，通信系統需分別估計兩段信道的CSI，也即BS-RIS與RIS-UE信道。這導致CSI估計的開銷與RIS器件數目成正比，無法實現高效傳輸。

發明內容

本發明提供一種基于智能反射面的無線通信傳輸方法及系統，用以解決現有無線通信在遮擋情況下傳輸效率低、成本高的問題，實現存在遮擋的情況下高速低成本通信。

本發明提供一種基于智能反射面的無線通信傳輸方法，包括：

獲取多個目標終端的位置信息，基于所述目標終端位置信息通過低頻鏈路進行上行信道估計，判斷基站與目標終端之間是否存在直射徑，生成判斷結果；

基于所述判斷結果確定目標終端與基站之間不存在直射徑，則通過基站依次向附近的智能反射面發射高頻參考信號，目標終端測量傳輸信號功率，選取傳輸信號功率最大時對應的智能反射面確定為最終選擇智能反射面；

基于最終選擇智能反射面，若存在某一個智能反射面需要服務多個目標終端，則需對這些目標終端進行分組，使智能反射面發射的波束主瓣可以覆蓋同組的所有目標終端；

對于同一組目標終端，基于此組目標終端相對智能反射面的位置，在智能反射面碼本中選擇對應方向的波束，并依次掃描與此波束相鄰的若干波束，選擇傳輸質量最佳的波束為本組目標終端對應的波束；