[发明专利]基于角度信息的IRS辅助通信系统的优化方法及设备

说明书

本发明公开一种基于角度信息的IRS辅助通信系统的优化方法及设备，包括：根据UE位置相对IRS位置的初步角度确定UE与IRS之间的初步信道；在预设角度偏差范围内，选择M个UE位置相对IRS位置的参考角度；根据M个参考角度确定UE与IRS之间的M个参考信道；确定IRS的初步反射系数矩阵；以及M个IRS的参考反射系数矩阵；分别基于IRS的初步反射系数矩阵和M个IRS的参考反射系数矩阵实现无线AP与UE之间的通信，确定IRS不同的反射系数矩阵所对应的信道强度，选择信道强度最大的反射系数矩阵作为IRS的最优反射系数矩阵；基于IRS的最优反射系数矩阵实现有效通信。本发明得到的IRS反射系数矩阵可以提高通信质量。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种基于角度信息的IRS辅助通信系统的优化方法及设备。

背景技术

5G无线通信领域存在一个重要的问题：其主要波段的毫米波穿透能力差，容易被障碍物阻挡，若不辅以其他手段，室内等复杂情景下的无线通信效果难以保证。此前，有人提出一种思路解决这个问题：设计一种无源的、可反射的、可重构的、低成本的智能表面(LIS/Large Intelligent Surface/Reconfigurable Meta-Surfaces/IRS/IntelligentReflecting Surface等，下文均用IRS表述)用来辅助无线通信，通过在合适的位置放置与分布，使得信号可以在IRS处可控地反射到期望的方位，相当于额外增加一种绕路的信道，以达到有效的无线通信效果，改善附近的无线通信环境，特别是当需要通信的双方直连信号被阻挡无法有效通信的情况，如图1所示。

IRS中有一项非常重要的参数：反射系数矩阵Θ。这个反射系数矩阵表示IRS上每个单元的反射系数，是使得通过IRS反射来提升信号强度/提升无线通信覆盖范围的关键参数。由于IRS的无源低成本、可重构等特点，IRS在移动通信领域有着非常广阔的前景。但是由于现实应用场景的复杂多变，若估计的反射系数矩阵Θ不准确，将导致通信质量很差，影响通信效果。因此我们需要寻求一种IRS反射系数矩阵Θ的调整方案，使得IRS辅助的无线通信系统可以在复杂多变的情境下可以更有效通信。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有基于IRS的辅助通信系统反射系数矩阵不准确，将导致通信质量很差，影响通信效果的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种基于角度信息的IRS辅助通信系统的优化方法，包括以下步骤：

根据UE位置相对IRS位置的初步角度确定UE与IRS之间的初步信道；

在预设角度偏差范围内，选择M个UE位置相对IRS位置的参考角度，所述参考角度与所述初步角度的偏差值均在所述预设角度范围内；根据所述M个参考角度确定UE与IRS之间的M个参考信道；

根据所述UE与IRS之间的初步信道和无线AP与IRS之间的信道确定IRS的初步反射系数矩阵；以及根据所述UE与IRS之间的M个参考信道和无线AP与IRS之间的信道确定M个IRS的参考反射系数矩阵；

分别基于所述IRS的初步反射系数矩阵和M个IRS的参考反射系数矩阵实现无线AP与UE之间的通信，确定IRS不同的反射系数矩阵所对应的信道强度，选择信道强度最大的反射系数矩阵作为IRS的最优反射系数矩阵；基于所述IRS的最优反射系数矩阵实现无线AP与UE之间的有效通信。

在一个可选的实施例中，所述UE位置相对IRS位置的初步角度，具体通过如下步骤确定：

在IRS上选择预设数量的反射单元集合，并按照预设时序激活各个反射单元集合；每个反射单元集合包括N个反射单元，所述IRS包括K个反射单元；各个反射单元集合被激活后可以反射射向其的电磁信号；1≤N＜K，N和K均为整数；所述电磁信号由无线AP或UE发射，所述无线AP的位置与IRS的位置已知；