[發(fā)明專利]一種STAR-RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310325067.1
• 申請(qǐng)日: 2023-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN116484589A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張軍;王子超;徐東超;申海;楊嘉藝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/11
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 曹洪

本發(fā)明公開了一種STAR?RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法和系統(tǒng)，包括：設(shè)置STAR?RIS的反射和透射相移矩陣以及無人機(jī)高度的初值，根據(jù)無人機(jī)高度的初值計(jì)算STAR?RIS的最佳反射和透射相移矩陣；基于STAR?RIS的最佳反射和透射相移矩陣計(jì)算通信用戶的接收速率表達(dá)式，根據(jù)通信用戶的接收速率表達(dá)式推導(dǎo)無人機(jī)最佳高度的表達(dá)式，最終得到無人機(jī)最佳飛行高度。本發(fā)明在基站與通信用戶、探測(cè)目標(biāo)均無直接鏈路的情況下，利用無人機(jī)搭載STAR?RIS輔助通信與感知的優(yōu)勢(shì)，在能夠探測(cè)到目標(biāo)的前提下，有效地提高通信用戶的接收速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種STAR-RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著第五代移動(dòng)通信(5th?Generation?Mobile?Communication,5G)在全球范圍內(nèi)的商業(yè)化，越來越多的研究致力于即將到來的超越5G(Beyond5th?GenerationMobile?Communication,B5G)和第六代移動(dòng)通信(6th?Generation?MobileCommunication,6G)，預(yù)計(jì)這些網(wǎng)絡(luò)將提出更嚴(yán)格的要求，如極高的頻譜效率和能量效率、微秒延遲、全維網(wǎng)絡(luò)覆蓋。天線、基站數(shù)量的不斷增加和極高載波頻率的使用將潛在地導(dǎo)致高能耗和硬件成本，因?yàn)楸仨毎惭b更多耗電和昂貴的射頻鏈來進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。另一方面，在無線網(wǎng)絡(luò)中部署如此大量以極高頻率工作的有源組件可能并不總是有益的。因?yàn)樗鼈円矌砹诵碌奶魬?zhàn)，例如復(fù)雜的用戶、小區(qū)間干擾場(chǎng)景、導(dǎo)頻污染和嚴(yán)重的硬件損傷，難以在空中或者復(fù)雜地形進(jìn)行高效率無線通信。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明提供了一種STAR-RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)解決在能夠探測(cè)到目標(biāo)的前提下，通信用戶的接收速率較差的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種STAR-RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

設(shè)置STAR-RIS的反射和透射相移矩陣以及無人機(jī)高度的初值，根據(jù)無人機(jī)高度的初值計(jì)算STAR-RIS的最佳反射和透射相移矩陣；

基于STAR-RIS的最佳反射和透射相移矩陣計(jì)算通信用戶的接收速率表達(dá)式，根據(jù)通信用戶的接收速率表達(dá)式推導(dǎo)得出無人機(jī)最佳高度的表達(dá)式，最終得到無人機(jī)最佳飛行高度。

作為本發(fā)明所述的STAR-RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述STAR-RIS的最佳反射相移矩陣表示為：

其中，β_r表示STAR-RIS的一個(gè)反射元件的反射振幅系數(shù)，表示第m個(gè)反射元件的反射相移。

作為本發(fā)明所述的STAR-RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述STAR-RIS的最佳透射相移矩陣表示為：

其中，β_t表示STAR-RIS的一個(gè)透射元件的透射振幅系數(shù)，且β_r+β_t＝1；表示第m個(gè)透射元件的透射相移。

作為本發(fā)明所述的STAR-RIS輔助通感的UAV最佳高度設(shè)計(jì)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述反射元件的反射相移具體設(shè)計(jì)表示為：