[发明专利]一种非相干反射调制的方法

说明书

本申请提供了一种非相干反射调制的方法，该方法利用智能反射表面RIS中的主动反射元件，信息比特由反射模式的排列矩阵和星座符号共同携带，同时利用能量信号和差分技术，使NRM可以在发射机、RIS或接收机上没有任何信道状态信息CSI的情况下工作。仿真结果表明，在噪声数量和信道数量一致时，与现有的差分反射调制DRM相比，NRM在反射元素个数为8时具有9dB的误比特率BER性能优势和更强的抗噪声能力。

技术领域

本申请涉及相干调制技术领域，尤其涉及一种非相干反射调制的方法。

背景技术

近年来，由大量低成本和被动式元件组成的可重构智能表面(ReconfigurableIntelligent Surface，RIS)受到了通信界的广泛关注。基于RIS的传输与现有的技术完全不同，它可以通过集成的智能可编程元件来修改传播环境，从而提高信号质量。现有的关于RIS辅助系统的文献非常广泛，尤其是在全无源的RIS反射系统方面有着大量的研究。无源RIS系统通过使用低功率的电子元件调整冲击信号，这些元件能够执行独特的功能，例如以特定的反射系数反射、放大、吸收入射信号，从而改变入射信号的振幅和相位，抵消信道的影响，并将入射信号反射到所需的方向，以较低的功耗提高了系统的BER性能。目前大多数基于RIS的通信系统中均广泛采用了无源RIS，这虽然节省了能量消耗，但对RIS通信系统的性能提升比较有限。

在过去的十年里，人们对索引调制(IM)技术进行了大量的研究。这是一种革命性的传输范式之一，它利用典型的无线通信系统，如天线、继电器、天线模式、时隙等变量的索引，传递额外的信息比特。而RIS上大量元素的存在使其非常契合IM的思想，由此产生了大量RIS与IM相结合的系统，例如将信息比特映射在RIS元素或是利用RIS反射只特定接收天线的索引上进行信号传输，进一步提高信息比特的传输速率。空间调制作为索引调制的一种特殊方式，也已经和RIS进行了多方面的结合。

索引调制与RIS的结合极大的提高了系统的传输效率，但现有的RIS系统在传输时需要获取精确的瞬时/统计信道状态信息(Channel State Information，CSI)来进行检测。在基于RIS的通信系统中，由于大量RIS元素的存在，涉及发射端至RIS、RIS至接收机的信道估计是十分复杂的任务。虽然目前已经出现了一些避免精确信道估计问题的工作，如使用不完美的信道估计，但信道估计本身仍然需要消耗时间和频率资源。尤其在下一代6G移动网络和工业物联网中，大量无人的高速运动节点的存在导致无线信道会产生频率选择性衰落等各种复杂特性。因此，势必需要大量导频才能进行有效的信息传输，降低了有效信息的占比。针对上述问题，当前被采用的避免信道估计的方式是将差分空间调制技术的思想用于RIS系统中。现有研究将RIS与差分空间调制相结合，提出了差分反射调制(DifferentialReflecting Modulation，DRM)系统，避免了对大量RIS元素进行信道估计。与传统空间调制系统不同，DRM系统的排列矩阵对RIS反射模式和星座符号共同排列。在每一个时隙，RIS都会产生不同的反射模式，对单个发射信号进行反射，极大提高了系统的性能。