[发明专利]一种多个智能反射面辅助的无线通信方法及其系统

权利要求书

1.一种多个智能反射面辅助的无线通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤201、将多个智能反射面在基站和用户端之间分布式布设；基站以及所有的智能反射面布设位置在基站端全部已知；用户终端设备自带全球定位系统，从而其位置信息通过信令反馈给基站已知；

步骤202、基站端根据已知的位置信息，求出各个智能反射面与基站和用户的距离乘积，并按照距离乘积大小进行升序排序，智能反射面按照距离乘积升序排序的集合为：M＝{IRS₁,...,IRS_M}，设置m＝1，初始多个智能反射面集合为I＝{IRS_m}；

步骤203、在同一相干时间内，用户分时隙将导频信号通过距离乘积最小的智能反射面反射到基站以及通过直接链路发送到基站；

步骤204、基站端在已知距离乘积最小的智能反射面与用户以及与基站间的级联信道状态信息后，计算出此时智能反射面集合I上的最优相位使得其净数据速率最大，在已知相位的基础上计算净数据速率R_|I|，|I|表示智能反射面集合I中智能反射面的个数；

步骤205、在同一相干时间内，用户分时隙将导频信号经过距离乘积排序下一个的智能反射面IRS_m，m＝m+1，并经其反射到基站端；基站端计算出此时智能反射面集合上最优的相位，并计算所选的多个智能反射面集合协助的通信系统的净数据速率

步骤206、将上述步骤204和步骤205计算得到的净数据速率值进行比较，如果前一个计算结果大于后一个计算结果，则结束计算过程转步骤207；否则将后一个计算结果和所选智能反射面替换前一轮结果返回步骤205；

步骤207、被选的一组最优智能反射面I与其相应的基站和用户端在同一相干时间内进行通信；

步骤208、如若改变用户位置，则需对智能反射面重新排序，转步骤202。

2.根据权利要求1所述的一种多个智能反射面辅助的无线通信方法，其特征在于：所述步骤202中，按照距离乘积大小进行升序排序，此处距离乘积为用户与智能反射面的距离乘以智能反射面与基站的距离；在由第m个智能反射面协助通信的系统遍历可达速率公式可表示为：R＝E[log₂(1+γ_m)]，其中，m≤M且M为智能反射面的总个数；

其中，N为智能反射面的元件个数且是此时系统的信噪比，P是发送功率，是加性高斯白噪声的方差，h_BU是基站到用户的直接链路的信道，代表基站到智能反射面m的信道，Θ_m是智能反射面m上的幅度相位对角阵，是智能反射面m到用户的信道，在信道均可由大尺度和小尺度衰落表示的情况下，此时的信噪比的均值α是大尺度衰落因子，是基站到第m个智能反射面的距离，是第m个智能反射面到用户的距离，系统的净遍历可达速率从而可以将距离乘积按照从小到大的顺序来排序，得到最优的智能反射面的选择顺序。

3.根据权利要求1所述的一种多个智能反射面辅助的无线通信方法，其特征在于：所述步骤203中，在同一相干时间内，用户分时隙将导频信号通过距离乘积最小的智能反射面反射到基站以及通过直接链路发送到基站，其具体步骤如下：

步骤301、用户分时隙发送导频信号，在第一个时隙中，基站通过智能反射面控制器控制距离乘积最小的智能反射面，使其打开平面阵的第一个反射元件；

步骤302、第一个反射元件的振幅为1，相位为0，导频信号经过该元件反射到基站，基站通过最小均方误差(MMSE)方法估计出该时隙下的信道；

步骤303、在下一个时隙中，基站通过智能反射面控制器控制距离乘积最小的智能反射面，使其关闭前一个反射元件，打开平面阵下一个反射元件，设置其反射幅度为1，相位为0；导频信号经过该智能反射面反射到基站，基站使用MMSE估计出下一个时隙的信道；

步骤304、重复步骤303直到该平面阵上每一行的所有元件按照同一次序打开一遍；

步骤305、智能反射面上的所有元件都关闭后，用户再将导频通过直接链路发送到基站端，至此，基站端估计出直接链路以及所有级联链路的信道。