[发明专利]基于智能反射表面进行波束赋形的信息传输方法

说明书

本发明公开了一种基于智能反射表面进行波束赋形的信息传输方法，应用于具有智能反射表面正交反射调制辅助的无线通信系统，包括下列步骤：S1、将智能反射表面的元素单元分组对信息进行正交反射调制；S2、在发送端引入波束赋形技术；S3、联合优化发送端波束赋形系数和智能反射表面反射相移；S4、对无线通信系统整体分析并优化系统的检测性能；S5、在接收端解调出发送端发送信息和智能反射表面调制信息。本发明提出的将智能反射表面元素单元分组进行正交反射调制并在发送端对信号波束赋形的技术，可以额外传输一定比特的信息并且提高无线通信系统的频谱效率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种利用智能反射表面正交反射调制方式辅助无线通信系统进行波束赋形和信息传输的方法。

背景技术

为了进一步提高第五代无线网络后续版本或者说未来无线网络的数据传输速率和通信服务质量，研究人员已经在探索更加灵活和更有竞争力的物理层技术方案。智能反射表面因其成本低、耗能小、部署方便且可以智能的控制入射信号的反射相移从而成为未来无线通信领域一个很有前途的技术方案。

波束赋形是一种用波束赋形器控制每一个发射装置的相位和信号幅度从而在接收端获得需要相长和相消干涉模式的技术。不同接收器接收到的信号被以一种恰当的方式组合起来，从而获得期盼中的信号辐射模式。在智能反射表面辅助的无线系统中，当发送端和接收端的直接信道被阻塞时，在发送端采用波束赋形技术可以提高发送端到智能反射表面方向的天线增益。

另一方面，随着智能反射表面可应用场景的增加，智能反射表面通过自身传感器收集的周围环境状态等信息也在不断增加，如何通过智能反射表面传输这部分信息也成为一个研究热点。为了传输智能反射表面收集的信息，有研究人员提出通过控制智能反射表面元素单元的开关状态，或者将智能反射表面元素单元分组并让每组内一定数量的元素单元处于关的状态来传输信息。这两种方案中，由于处于关的状态的智能反射表面元素单元的存在，整个智能反射表面无法获得整体增益，接收信号的能量会减弱。且智能反射表面元素单元的开关状态的变化不确定性也会增加无线通信系统的复杂性。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的上述缺陷，提供一种在智能反射表面辅助的多输入单输出无线系统中，利用智能反射表面的正交反射调制方案传输信息并结合发送端的波束赋形技术提高无线通信系统频谱效率的方法。

本发明的目的通过采取如下技术方案达到：

一种基于智能反射表面进行波束赋形的信息传输方法，应用于具有智能反射表面正交反射调制辅助的无线通信系统，该无线通信系统包括至少一个具有N个发射天线的基站、至少一个采用预设分组的智能反射表面和一个用户，智能反射表面具有L₀个元素单元，该L₀个元素单元被分为L组，所述的波束赋形和信息传输的方法包括以下步骤：

S1、将智能反射表面的L组分组元素随机分成两部分，其中，第一部分包含的p组分组元素将反射相移调整到最优反射相移使经过第一部分各组元素反射后的信号相移一致；第二部分包含的L-p组分组元素将反射相移调整到最优反射相移并加π/2使经过第二部分各组元素反射后的信号与第一部分各组元素反射后的信号相移正交，通过正交反射调制将智能反射表面感知的信息嵌入到智能反射表面的分组元素中；

S2、在发送端引入波束赋形技术，利用发送端的波束赋形器控制发射信号的相位和幅度使接收端接收到的信号能量最大；

S3、联合优化发送端波束赋形系数和智能反射表面反射相移；

S4、对无线通信系统整体分析，在检测接收信号前消除由发送端至接收端信道引入的随机旋转相位；

S5、在接收端解调出发送端发送信息和智能反射表面调制信息。