[发明专利]基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法

权利要求书

1.基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，所述离散相位智能反射表面系统包括一个配置单天线的发射机、一个配备M根天线的接收机，以及一个配置N个反射元的智能超表面，其中智能超表面的每个反射元件可独立调整其反射相位至B个离散值；

所述主被动信息共生传输方法包括：

1)智能超表面通过索引调制和相位调制实现被动信息传输；

2)发射机通过环境自适应的智能幅度和相位调制实现主动信息传输；

3)接收机根据接收信号，解调发射机的主动信息和智能超表面的被动信息；

智能超表面通过索引调制和相位调制实现被动信息传输，具体实现方式如下：

1)索引调制：智能超表面调整每个反射元的相位至最佳相位以最大化接收机第m根天线的信道强度其中所选索引天线m由log₂M比特的信息决定；

2)相位调制：基于最佳相位，智能超表面进一步对所有反射元件的相位增加一个相位值其中b∈{0,1,…,B-1}由log₂B比特的信息决定；

发射机通过环境自适应的智能幅度和相位调制实现主动信息传输，具体的，发射机的基带信号可表示为：

其中幅度x和相位φ均包含调制信息，表示Q进制的信号集，并且平均功率满足E[|s|²]＝E。

接收机根据接收信号，解调发射机的主动信息和智能超表面的被动信息，具体实现方式如下：

1)首先通过判断每根天线接收信号的功率检测所选天线的索引m恢复log₂M比特被动信息：

其中y_m′表示第m′根天线的接收信号；

2)然后根据y_m′恢复发射机log₂Q比特主动信息和智能超表面log₂B比特被动信息；其中，假设y_m′的信号集形成BQ进制APSK星座图，通过将接收信号和最佳星座图进行最大似然判决，实现log₂BQ比特信息的检测。

2.根据权利要求1所述的基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，发射机幅度x有且仅有2种取值x₁和x₂，则BQ进制的APSK星座图包含2个环：内环和外环；假设内环和外环所包含星座点数分别为A₁和A₂，为实现发射机和智能超表面主被动信息共生传输，其应满足和A₁+A₂＝BQ。

3.根据权利要求2所述的基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，最佳星座图指：遍历所有A₁和A₂的可行域，使得星座图上最小欧氏距离d_min最大的星座图。

4.根据权利要求3所述的基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，对于给定的A₁和A₂，实现最佳星座图，发射机的环境自适应智能调制信号的幅度需满足：

当d_1,2(R_1,2)d₁(R_1,2)，d_min＝d₂(R_1,2),

当d_1,2(R_1,2)≤d₁(R_1,2)，d_min＝d₂(R_1,3)，

其中，

d_l(r)表示环l上点之间的最小欧式距离，给出如下：

d_1,2(r)表示环1和环2上点之间的最小欧式距离，给出如下：

R(r)为圆环的半径，给出如下：

的函数表达式如下：ω₁和ω₂为给定值，t₁∈{0,1,…,A₁-1},t₂∈{0,1,…,A₂-1}，

R_1,2为d₁(r)和d₂(r)的交点，给出如下：

R_1,3为d₁(r)和d_1,2(r)的交点，给出如下：

E₀是单位r对应的能量。