[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

说明书

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种多个智能反射面辅助的无线通信方法及其系统，该系统包括单天线基站和单天线用户端，以及在基站与用户端间随机分布式布设的多个智能反射面；首先智能反射面按照距离乘积的升序顺序进行排序，基站选择第一个智能反射面，用户端发送导频信号通过所选智能反射面级联链路以及直接链路到基站端，从而基站估计出此时所选级联链路与直接链路信道；其次在选择后，基站端调整所选智能反射面的相位到最优并计算出此时系统的净数据速率；然后基站依次选择下一个智能反射面，用户端发送导频到基站端并估计出信道，基站端计算出所选一组智能反射面的最优相位以及该系统的净数据速率并与前一个净数据速率值进行比较。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种多个智能反射面辅助的无线通信方法及其系统。

背景技术

智能反射面被认为是一种新的革命性技术，它通过使用集成在平面上的大量低成本无源反射元件来智能地重新配置无线传播环境，从而显著提高无线通信网络的性能。具体地说，智能反射面的不同元件可以通过控制入射信号的幅度和相位来独立地反射入射信号，从而协作地实现用于定向信号增强或清零的无源波束形成。智能反射面不仅在概念上具有吸引力，而且在实施方面具有各种实际优势。首先，它的反射元件只被动地反射信号，而不需要任何发射射频链，因此与传统的有源天线阵列或最近提出的有源表面相比，可以用较低的硬件、能量成本来实现和操作。其次，智能反射面的工作模式没有多余的天线噪声放大和自干扰，因此与传统的有源中继相比具有竞争优势，例如频谱效率低的半双工中继，以及需要复杂技术进行自干扰消除的全双工中继。最后，智能反射面作为无线网络中的辅助设备，可以透明地集成到它们中，从而为现有无线通信系统提供了巨大的灵活性和兼容性。

多个智能反射面辅助的无线通信系统的性能在一定程度上比一个智能反射面辅助的无线通信系统性能好，因为多个智能反射面可以提供多个链路来增强接收到的信号强度，并且分布在不同位置的多个智能反射面可以提供灵活的链路，从而减少其中一个或多个链路被某些障碍物阻塞的情况所带来的影响。虽然多个智能反射面辅助可以提高系统的性能，但是智能反射面个数增加导致高导频开销带来的系统数据速率性能下降是不可避免的。面对该挑战，本申请需要设计一种多个智能反射面辅助的无线通信方法及其系统来减少导频开销给系统性能带来的影响。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现有技术的缺陷，提供一种多个智能反射面辅助的无线通信方法及其系统，用于权衡导频开销与净数据速率大小。

为了达到上述目的，本发明提出的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