[发明专利]一种智能超表面辅助的无线通信与感知定位一体化方法

说明书

本发明公开了一种智能超表面辅助的无线通信与感知定位一体化方法，首先，在感知定位子帧中利用智能超表面灵活调控电磁波的能力，对由用户终端UE入射至智能超表面的用于定位的单音信号进行空时调制和反射，由接入点AP接收智能超表面的反射信号并根据其频域各阶谐波分量求解出UE至智能超表面的信道信息和到达角，进而估计出UE的位置；接着，在无线通信子帧中根据估计出的信道信息和UE位置，确定并实施智能超表面的反射系数矩阵，用于实现智能超表面将UE发射的通信信号准确地反射至AP处，提高AP与UE之间的通信链路质量。本发明在支持高精度感知定位的同时，提高了无线通信链路的性能，从而实现了无线通信与感知定位的一体化融合。

技术领域

本发明涉及无线通信与定位领域，更具体地，涉及一种智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的无线通信与感知定位一体化方法。

背景技术

随着移动通信系统的演进与升级，其空口传输性能与覆盖范围不断升级，然而单一的无线信息传输功能不可避免地面临发展瓶颈。未来移动通信系统正朝着更加智能化和软件化的方向发展，有望通过融合环境感知技术、用户定位功能和智能无线环境新范式，来进一步拓展其网络能力和应用场景。

近年来，智能超表面作为面向6G的技术引起了移动通信领域的极大关注，因为其能够通过自身的电磁单元直接控制自由空间中的电磁波，而无需复杂的基带处理单元和射频链路，这给无线通信带来了新的范式转变。同时，智能超表面可以通过其大量的低成本电磁单元智能调控无线信号的反射特性，改变无线传播环境的配置；在无线信道上部署智能超表面用来辅助无线通信，将有助于提高移动通信系统的传输速率、覆盖范围和能量效率。

图1给出了一个智能超表面辅助的通信系统中信号传播的场景：接入点(AccessPoint,AP)与用户终端(User Equipment,UE)的视距链路被障碍物隔断，其发射的下行信号通过部署在墙壁上的智能超表面到达UE，UE上行的信号也可通过智能超表面反射后到达AP，无线通信系统的性能可以通过优化智能超表面上的反射系数来提高。但是，智能超表面辅助的无线通信系统的应用还存在着诸多挑战，需要寻求一种方法获得用户准确的位置信息进而辅助智能超表面反射系数的优化，以提高该无线通信系统的性能，实现智能超表面辅助的无线通信与感知定位的一体化融合。

随着移动通信系统的演进与升级，其空口传输性能与覆盖范围不断升级，然而单一的无线信息传输功能不可避免地面临发展瓶颈。未来移动通信系统正朝着更加智能化和软件化的方向发展，有望通过融合环境感知技术、用户定位功能和智能无线环境新范式，来进一步拓展其网络能力和应用场景。

近年来，智能超表面作为面向6G的技术引起了移动通信领域的极大关注，因为其能够通过自身的电磁单元直接控制自由空间中的电磁波，而无需复杂的基带处理单元和射频链路，给无线通信带来了新的范式转变。同时，智能超表面可以通过其大量的低成本电磁单元智能调控无线信号的反射特性，改变无线传播环境的配置；在无线信道上部署智能超表面用来辅助无线通信，将有助于提高移动通信系统的传输速率、覆盖范围和能量效率。

然而，智能超表面辅助的无线通信系统的应用还存在着诸多挑战，需要寻求一种方法获得用户准确的位置信息进而辅助智能超表面反射系数的优化，以提高该无线通信系统的性能，实现智能超表面辅助的无线通信与感知定位的一体化融合。

发明内容

技术问题：针对现有室内定位系统精度较低，定位算法较复杂以及智能超表面只能被动反射无法直接感知无线信号的硬件特点，本发明的目的在于提供一种智能超表面辅助的无线通信与感知定位一体化方法，在智能超表面辅助的无线通信系统中，利用智能超表面的空时调制能力，实现高效的信道估计以及用户感知定位功能，并优化智能超表面的反射系数矩阵来提高通信链路质量。