[发明专利]联合IRS技术和SR技术的物联网链路优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种联合IRS技术和SR技术的物联网链路优化方法及系统，通过引入智能反射表面对无线通信环境进行智能地重构，在保证主链路蜂窝用户最低速率要求下，通过优化各个反射单元的反射系数，以增强物联网链路的信息传输；同时考虑多用户场景，引入用户匹配的思想，通过优化匹配策略矩阵为每一个IoT设备匹配可达速率最优的用户，使系统的物联网链路总速率达到最优。本发明有效解决多用户场景下的共生通信系统中海量的IoT设备占用大量频谱资源，减弱信息传输速率，影响蜂窝用户通信的问题，不产生额外的能量资源消耗，且物联网信息传输的总速率在满足主链路最低传输速率需求的前提下达到最大。

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，具体而言，涉及一种联合IRS技术和SR技术的物联网链路优化方法及系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，高宽带、低时延为未来的万物互联提供了基础，但是物联网时代的到来也带来了一系列问题，比如海量的IoT设备接入无线通信网络中会造成极大的频谱资源占用，一方面表现为大量的频谱资源浪费，另一方面表现为在一定程度上影响蜂窝用户之间的正常通信。并且，大量的IoT节点同时工作还会带来巨大的能耗问题。

对于上述问题，可用被看作是未来海量物联网设备接入无线通信网络最有效的解决办法之一的共生无线电技术来有效解决。共生无线电(SymbioticRadio,SR)是一种协作式的环境反向散射通信，具有高频谱效率、高能量效率和低成本的优势。该系统由两条主要的通信链路组成：一条是主链路，主要服务于用户，包括蜂窝链路、WiFi等；另一条是次链路，主要用于传输物联网节点收集到的物联网信息，如IoT链路。次链路是将自己的IoT信息调制到接收的主链路信号上，并通过无源的IoT设备(反向散射设备BackscatterDevice,BD)将调制后的信息再反射给接收机(用户)，以达到物联网信息通信的目的。在这个过程中，次链路不仅共享了主链路的频谱，还共享了主链路的发射机(基站BaseStation,BS和接收机等一系列基础设施)，并且反向散射设备是无源的，不会产生额外的能量资源消耗，且成本低。

另外，智能反射表面(IntelligentReflectingSurface,IRS)是一种具有高频谱效率、高能量效率和低成本的无线通信辅助技术，被认为是下一代无线通信的关键技术之一。智能反射表面有大量低成本的无源反射单元构成，各个单元可以独立地调整其反射系数(包括幅度和相位)，通过对数学理论的优化，根据实际通信系统的需求，智能地重构无线信道环境，以达到增强有用信号、抑制干扰信号以及保护安全隐私等目的。

但是，由于物联网链路的IoT设备是由无源的反射元件组成；并且，为了在接收机处准确地解码物联网信息和蜂窝信息，物联网信息符号周期远大于主链路信息符号周期；此外，IoT设备距离基站较远，其彼此之间存在一定的遮挡。上述因素都将导致物联网链路的传输速率减弱。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何增强物联网链路在多用户共生通信系统中的传输速率。目的在于提供一种联合IRS技术和SR技术的物联网链路优化方法及系统，引入智能反射表面对无线通信环境进行智能重构，在保证主链路蜂窝用户最低速要求下，通过优化智能反射表面的各个反射单元的反射系数，从而增强物联网链路的信息传输。

本发明通过下述技术方案实现：

一方面，本申请提供了一种联合IRS技术和SR技术的物联网链路优化方法，包括以下步骤：

基站将主链路信号发送给多个接收机、智能反射表面和多个IoT设备；

所述智能反射表面接收所述基站发送的主链路信号，所述智能反射表面重构所述基站到所述多个接收机的信道环境，重构完成后，将接收到的主链路信号发送给所述多个接收机；所述智能反射表面重构所述基站到所述多个IoT设备的信道环境，重构完成后，将接收到的主链路信号发送给所述接收机和所述多个IoT设备；