[发明专利]基于远场近似的RIS辅助的自由空间MISO传输方法及装置

权利要求书

1.一种基于远场近似的RIS辅助的自由空间MISO传输方法，其特征在于，包括：

步骤S1、远场条件下的RIS辅助自由空间MISO信道近似，包括：

在MISO自由空间无线传输系统中引入RIS，RIS与通信端满足远场条件，确定发射端-反射镜、反射镜-接收端、发射端-接收端的信道矩阵；

在远场条件下，RIS的长度和宽度远小于通信端、RIS之间的距离，对于反射镜的幅度响应进行远场幅度近似；基于自由空间MIMO信道相移近似，对智能反射表面相移进行远场相移近似；

使用远场幅度近似以及远场相移近似，对发射端-反射镜、反射镜-接收端、发射端-接收端的信道矩阵进行近似；

步骤S2、反射镜相位平移和发射端波速成形向量设计，包括：

基于远场条件下近似的RIS辅助自由空间无线信道，根据最大比传输和相位对齐，利用自由空间信道的特性，确定闭式的反射镜相位平移和发射端波速成形向量。

2.根据权利要求1所述的基于远场近似的RIS辅助的自由空间MISO传输方法，其特征在于，步骤S1中，在MISO自由空间无线传输系统中引入RIS，RIS与通信端满足远场条件，确定发射端-反射镜、反射镜-接收端、发射端-接收端的信道矩阵，具体如下：

在MISO自由空间无线传输系统中引入RIS，RIS与通信端满足远场条件；发射端天线数为N，且为一致线性阵列ULA；反射镜由L个阵元组成，其中L个阵元排列成均匀的N_I行和M_I列，每个反射单元的长度为d_x，宽度为d_y；m_q表示第q个反射元件的列数，同时n_q表示第q个反射元件的行数；记第p个发射天线阵元到第q个反射元件的距离为d_TI,p,q，第q个反射元件到接收端天线的距离为d_IR,q，第p个发射天线阵元到接收端天线的距离d_TR,p；发射端天线的第p个天线阵元到天线阵列中心的距离表示为其中Δd_T为天线间隔；

表示发射端-反射镜的信道矩阵：

其中，a_TI,q,p表示发射端-反射镜的信道矩阵中第L行第N列的电磁波幅度响应，θ_TI,q,p表示发射端-反射镜的信道矩阵中第q行第p列的反电磁波相移响应；p＝1…N,q＝1…L；

表示反射镜-接收端的信道矩阵：

其中，a_IR,q表示反射镜-接收端的信道矩阵中第q列的电磁波幅度响应，θ_IR,q表示反射镜-接收端的信道矩阵中第q列的反电磁波相移响应；

表示发射端-接收端的信道矩阵：

其中，a_TR,p表示发射端-接收端的信道矩阵中第p列的电磁波幅度响应，θ_TR,p表示发射端-接收端的信道矩阵中第p列的反电磁波相移响应。

3.根据权利要求1所述的基于远场近似的RIS辅助的自由空间MISO传输方法，其特征在于，步骤S1中，在远场条件下，RIS的长度和宽度远小于通信端、RIS之间的距离，对于反射镜的幅度响应进行远场幅度近似，具体如下：

在远场条件下，RIS的长度和宽度远小于通信端、RIS之间的距离，对于反射镜的幅度响应，有以下远场幅度近似：

a_TI,q,p≈a_TI,a_IR,q≈a_IR,a_TR,p≈a_TR,p＝1…N,q＝1…L

令则a_TIR表示从发射端经过反射镜到接收端，电磁波的幅度增益；a_TR表示从发射端直达接收端，电磁波的幅度增益。