[发明专利]一种智能反射表面辅助的干扰感知方法

说明书

一种智能反射表面辅助的干扰感知方法，通过期望发射机依次调整智能反射表面为关闭和开启状态，并分别在这两种状态下设置期望发射机的发射预编码向量和智能反射表面的反射系数矩阵，以使期望接收机观测到的期望信号为零，从而判断期望接收机是否遭受来自干扰机的直接干扰，以及是否遭受到来自干扰机、经智能反射表面反射的反射干扰；更进一步，期望接收机能够判断出其所受干扰的组合方式；本发明利用智能反射表面对包括恶意干扰在内的环境干扰进行有效感知，不需要依赖于干扰源与受干扰通信系统之间的协作，也不需要受干扰通信系统提前获知干扰源的先验信息，具有低复杂度和低开销的特点，解决了无线环境中的干扰感知问题，便于实际部署和工程实现。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于智能反射表面辅助的干扰感知方法。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，人们对于数据传输的需求不断提高，有限的区域内将存在大量的用户和数据连接。干扰已成为造成信号接收质量恶化的重要因素之一，实施有效的干扰管理(Interference Management,IM)至关重要。但是需要注意的是，信号传播过程中，由深衰落、障碍物遮挡等因素导致的较差的信道条件也是造成信号接收质量恶化的重要因素。因此，当接收机接收信号质量下降时，首先需要分辨出由干扰造成的信号质量恶化，然后才能进行干扰管理。现有的干扰管理方法大都是基于受干扰的期望通信设备已知环境干扰这一假设，直接对已知的干扰进行管理，而在实际中，接收机是否受到干扰并不确定。此外，现有的一些干扰管理方法基于受干扰通信对与干扰源之间的协作，干扰源会主动通知受干扰通信对是否受到其发射信号的影响，甚至共享干扰的相关信息，但在实际中，一方面协作会增加额外的信息交互及信令开销，另一方面受干扰通信对与干扰源之间不一定存在协作关系，例如恶意干扰源不太可能将自己的信息暴露给受干扰方，并且当干扰信号隐藏在合法信号传输过程中，更具隐蔽性，干扰的发现变得更加困难。因此，为了管理环境中未知的、不确定的一般/恶意干扰，低开销的、不依赖于协作的干扰感知，对进行有效的干扰管理至关重要。

目前，业内现有的干扰管理技术有：现有技术一：G.Bresler,D.Cartwright,andD.Tse,“Feasibility of interference alignment for the MIMO interferencechannel,”IEEE Trans.Inf.Theory,vol.60,no.9,pp.5573-5586,2012(关于MIMO干扰信道的干扰对齐可行性)通过在干扰发射机处对干扰进行预处理，可以使多路干扰在受干扰接收机处对齐到一个有限的子空间，期望信号则通过与干扰子空间正交的子空间无干扰地传输。但是该方法理想化地假设通信环境中一定存在干扰，进而实施干扰对齐，未在管理干扰前先对干扰的存在性进行确定。现有技术二：Z.Li,J.Chen,K.G.Shin,et al.,“Interference Recycling:Exploiting Interfering Signals to Enhance DataTransmission,”in Proc.IEEE Intl.Conf.on Computer Commun.(INFOCOM),2019,pp.100-108(干扰回收：利用干扰信号增强数据传输)受干扰发射机根据干扰的信道状态信息以及干扰携带的数据信息构造并发射干扰再生信号，利用信号间的相互作用，受干扰接收机对接收到的由干扰和干扰再生信号构成的混合信号进行匹配滤波，可以从干扰中再生出期望数据。但是该方法的实现依赖于干扰发射机与受干扰发射机之间的高度协作，不仅需要干扰发射机通知受干扰发射机是否会受到其信号的影响，还需要干扰发射机将干扰的特征及其携带的数据信息共享给受干扰发射机。在实际中，当接收机遭受来自环境中恶意发射机的恶意干扰和攻击时，干扰源与受干扰通信对之间无法建立上述协作关系。现有技术三：Z.Li,J.Li,Y.Liu,et al.,“Exploiting Interactions of Multiple Interferencefor Cooperative Interference Alignment,”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.20,no.11,pp.7072-7085,2021(利用干扰间相互关系的协作干扰对齐)提出利用多个干扰之间的相互作用，通过调整单个干扰的空间特征和所有干扰的强度，或者通过修改所有干扰的发射功率而不改变干扰的空间特征，将多个干扰的等效干扰对齐到与期望信号正交的一维子空间中，可以有效管理同源多干扰。该方法中，干扰发射机与受干扰发射机通过一个中央控制器共享干扰信息，并且在中央控制器的协调下，受干扰接收机能够判断其是否受到来自相邻发射机的干扰并上报给与之关联的发射机，该方法的实施需要干扰发射机改变干扰的空间特征，因此造成干扰通信对的数据传输性能损失。当干扰通信对相比于受干扰通信对具有更高的优先级时，干扰发射机不一定有充分的积极性参与实施干扰管理，尤其是当干扰管理会导致干扰通信对的通信性能损失时，上述协作关系和干扰通信对的调整很难实现。