[发明专利]一种基于解码转发中继与智能超表面的多跳传输方法

说明书

本发明涉及一种基于解码转发中继与智能超表面的多跳传输方法，属于通信技术领域。该方法包括以下步骤：S1：提出混合FDDF‑RIS多跳传输方案，并考虑中继位于多跳链路中的不同位置；S2：对混合FDDF‑RIS多跳传输方案的系统容量做出推导及分析；S3：为进一步提升系统容量，在EPA与OPA方式下对该方案的系统容量进行理论分析。本发明提出混合中继与RIS的多跳通信，并考虑将中继置于多跳链路的不同位置。本发明提出混合中继与RIS的多跳通信，并考虑将中继置于多跳链路的不同位置。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于解码转发中继与智能超表面的多跳传输方法。

背景技术

由于低频段资源紧缺，未来移动通信网络将逐渐转移至更高频段，电磁波的自由空间传播损耗、绕射损耗以及穿透损耗较大，容易产生覆盖盲区以及弱覆盖区域。随着城市建设与发展的加快，密集城市群越来越多，覆盖问题日趋严重。此外，密集城市群中人口分布密集，对无线网络容量的需求快速增加。因此解决密集城市群的覆盖问题并提高系统容量已经成为城市无线网络优化中的一项重要内容。传统解决问题的主要方式为增加基站或引入中继节点，然而基站部署成本与运营成本较大，且在密集城市群中选址困难。而中继作为需要专用电源运行的有源设备，其部署成本高昂且消耗电力资源。因此低成本、低功耗的解决机制对于未来移动通信网络更加重要。为满足不断增长的无线网络需求，智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surfaces，RIS)以其低成本、低功耗、简单易部署的特点成为下一代移动通信网络关键候选技术之一，以应对无线网络环境中遇到的各种挑战。RIS通过构建智能可控无线环境，支持现有通信网络的补盲、补弱。另外，由于RIS的轻量特性，使其易于部署在常见物体上(如建筑表面、基本设施等)，这使得RIS的部署更加灵活。通过部署多个RIS，可将基站信号反射到各个角落以提高覆盖性能。已在车联网通信、无人机通信等场景中展示其性能优势。此外RIS也可以与其他覆盖方案相结合，对现有覆盖增强方案进行额外补充。现有研究通过理论论证与仿真结果表明RIS与中继混合协作通信的性能优势，但对于多跳通信中混合RIS与中继是否仍具有性能优势并未说明。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于解码转发中继与智能超表面的多跳传输方法。将全双工中继的残留自干扰建模为循环对称复高斯分布的随机变量，考虑中继位于多跳链路中的不同位置，对两种传输方案的系统容量进行仿真分析。为进一步提高混合FDDF-RIS多跳传输方案的系统容量，使用最优功率分配(Optimal Power Allocation，OPA)，对等功率分配(Equal Power Allocation，EPA)与OPA两种功率分配方式下的混合FDDF-RIS多跳传输方案的系统容量进行理论分析以及仿真对比，并对中继位于不同位置的混合FDDF-RIS多跳传输方案的性能进行仿真分析。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于解码转发中继与智能超表面的多跳传输方法，该方法包括以下步骤：

S1：提出混合FDDF-RIS多跳传输方案，并考虑中继位于多跳链路中的不同位置；

S2：对混合FDDF-RIS多跳传输方案的系统容量做出推导及分析；

S3：为进一步提升系统容量，在EPA与OPA方式下对该方案的系统容量进行理论分析。

可选的，所述S1具体包括：

多跳传输系统模型中的N个中间节点选用N-1个具有L个反射元件的无源RIS与一个FDDF中继节点，FDDF中继的位置考虑三种情况：第一个节点、最后一个节点以及中间节点；DF中继位于最后一个节点，中继节点接收信号为：

目标节点接收信号为：

DF中继位于第一个节点，中继节点接收信号为：