[发明专利]基于智能反射面的宽带高空平台信道模型建立方法

说明书

本发明公开了一种基于智能反射面的宽带高空平台信道模型建立方法，包括：S1、建立基于智能反射面的宽带高空平台信道模型，并得到信道模型的复信道增益；S2、设计基于智能反射面中反射单元的反射相位的优化问题；S3、将优化问题简化为求智能反射面IRS中的智能反射单元反射分量最大时的反射相位；S4、求出最优的智能反射面IRS时变反射相位；S5、确定高空平台、用户端和智能反射面IRS之间的时变参数；S6、求解基于智能反射面的宽带高空平台信道模型的空时相关性函数，通过相关性分析来确定智能反射面IRS对高空平台信道特性的影响。本发明可以为6G通信系统关键技术的探索提供有力的支撑。

技术领域

本发明涉及无线通信技术，具体地，涉及一种基于智能反射面的宽带高空平台信道模型建立方法。

背景技术

随着用户对拥有要求更高的服务越来越感兴趣，当前技术难以满足日益增长的数据需求，如虚拟现实、自动驾驶汽车、触觉互联网等，科学家和研究人员正在寻找新颖和创新的方式来提供无线通信服务。其中一种较为可能的方法是使用高空平台(HAP)。高空平台通信具有其较大的覆盖范围和灵活性。

需要注意到的是高空平台与用户端之间的通信环境充满着不可控的变量，这些变量干扰着高空平台通信系统的系统质量。智能反射面IRS是由多个可以调振幅、相位和频率的天线单元组成的，它有能力控制发射端和用户端的之间的通信环境。

智能反射面IRS由具有可调振幅、相位和频率的单元组成，能够控制发射端和用户端之间的传播环境。已经有文献可以表明：具有可调相位和频率的IRS可以消除或减轻可移动用户端运动引起的多普勒效应和多路径衰落现象。

作为一种新启的且具有巨大潜力的技术，将要面临的挑战是研究智能反射面IRS在高空平台通信系统中的应用。正确的信道建模能够在未来的系统性能分析和编码算法设计提供依据。

结合以上的描述，基于智能反射面的高空平台信道模型建立正在处于刚开始的阶段，智能反射面IRS对高空平台的统计特性还需要进一步的研究。所以，对于现在来说，一种基于智能反射面IRS的高空平台信道建模非常必要，这种模型的建立能够在未来的系统性能分析和编码算法设计提供依据。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于智能反射面的宽带高空平台信道模型建立方法。

技术方案：本发明的基于智能反射面的宽带高空平台信道模型建立方法，包括以下步骤：

S1、考虑到用户端Rx周围以及智能反射面IRS和高空平台Tx周围的传播环境，采用三维多圆柱体代表用户端周围的散射体，采用三维多椭圆-圆柱体代表高空平台Tx和智能反射面IRS之间的散射体，建立基于智能反射面的宽带高空平台信道模型，并得到信道模型的复信道增益；

S2、为了最大程度地改善通信质量以达到最佳的接收信号功率，并以此为原则，根据基于智能反射面的宽带高空平台信道模型，采用统计性均值运算，设计基于智能反射面中反射单元的反射相位的优化问题；

S3、由于在信道模型中经智能反射面IRS中智能反射单元的反射分量占模型复信道增益的主要部分，最优的智能反射面IRS时变反射相位的求值简化为求智能反射面IRS中的智能反射单元反射分量最大时的反射相位；

S4、根据谐波加法定理，求出最优的智能反射面IRS时变反射相位；

S5、根据高空平台和用户端的运动的情况，确定高空平台Tx、用户端Rx、智能反射面IRS分别和散射体之间的时变参数，时变参数包括高空平台Tx与散射体用户端Rx与散射体智能反射面IRS与散射体以及用户端Rx与散射体之间的时变方位角和时变仰角参数；

S6、通过步骤S4得到的最优的智能反射面IRS时变反射相位和步骤S5中得到的时变参数，求解基于智能反射面的宽带高空平台信道模型的空时相关性函数，通过相关性分析来确定智能反射面IRS对高空平台信道特性的影响。