一种针对多智能反射面的码分多址传输方法技术

本发明专利技术属于移动通信技术领域，涉及一种针对多智能反射面的码分多址传输方法。该方案利用智能反射面可变反射系数的特性，为每个反射面配置一个时变的反射系数序列作为扩频码，对多径信号进行扩频，并利用码分多址的原理对不同反射面反射的信号进行标记，从而接收机可根据不同的扩频码对多径信号进行识别，实现多径信号的分离与合并。本发明专利技术克服了传统的基于智能反射面的无线通信系统在有多径时延影响下信道容量急剧恶化的问题，并且具有较高的信道估计精度，具备更高的实用性。具备更高的实用性。具备更高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种针对多智能反射面的码分多址传输方法


[0001]本专利技术属于移动通信
，具体涉及一种针对多智能反射面的码分多址传输方法。

技术介绍

[0002]IRS(Intelligent Reflecting Surface，智能反射表面)以可对无线电传播环境进行动态配置的特性，在数据传输、网络资源优化、定位等方面有着广泛的应用前景，是新一代无线通信系统的热点研究对象。具体而言，IRS由可对入射电磁波的幅度、相位、甚至极化方式进行实时调整的反射单元组成，通过在平面上集成大量低成本的反射单元，智能化地重构无线传播环境。由于材料的二维特性，IRS可灵活地安装于墙体、地面、天花板等建筑物表面，并与现有无线通信系统良好兼容。尽管IRS具备如此优良的特性，部署多块IRS辅助进行数据传输时，来自不同IRS的信号往往具有不同的时延，带来码间干扰的问题，从而影响通信质量；同时，在信道估计以及定位等场景下，也需对多径信号的时延等信息进行区分和提取。当前IRS的研究工作尚主要着眼于单个IRS的通信性能，以及对IRS系数的优化，缺乏针对上述问题的研究。
[0003]传统的多径分离方案常采用基于扩频的码分多址技术，利用扩频码字的自相关特性，通过滑动相关分离出多径，并进一步可以通过延时加权相加以合并多径信号。然而上述传统方案不能直接应用于多个IRS的通信系统，若发射机发送一个扩频信号，接收机虽然可以分离出多径，但无法将多径信号与多个IRS进行匹配，限制了其在信道估计以及定位等场景中的应用。

技术实现思路

[0004]IRS可时变的反射系数为解决上述问题提供了可能：利用码分多址的思想，为每个IRS配置不同的时变反射系数序列作为扩频码，则用户可以利用接收信号与某一个IRS的扩频码进行滑动相关运算，即可在分离出多径信号的同时区分不同的IRS。本专利技术利用IRS可变反射系数的能力，对来自不同IRS的信号进行分离与合并。
[0005]为更好地对本专利技术进行说明，先介绍本专利技术技术方案所用到的术语和系统结构。
[0006]BS：Base Station，基站。
[0007]CDMA：Code Division Multiple Access，码分多址。
[0008]CRLB：Cram
é
r
–
Rao Lower Bound，克拉美罗下界。
[0009]DFT：Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换。
[0010]IRS：Intelligent Reflecting Surface，智能反射面，可以根据不同的偏置电压动态地改变自身电磁特性，从而优化无线信号的幅度、相位甚至极化方式。
[0011]MIRS
‑
CDMA：Multiple Intelligent Reflecting Surfaces Assisted Indoor Positioning，多智能反射面辅助的码分多址。
[0012]MSE：Mean Squared Error，均方误差。
[0013]SNR：Signal
‑
to
‑
Noise Ratio，信噪比。
[0014]UE：User
‑
End，用户端。
[0015]图1所示为本专利技术MIRS
‑
CDMA系统示意图：
[0016]在MIRS
‑
CDMA系统中，假定基站与用户天线数均为1，IRS单元数以及IRS的个数分别为N和K，每个IRS具有一个如下的时变反射系数向量对自身进行标识：
[0017][0018]式中φ
k
可根据信道信息进行调整，实现反射波束的重构；用于扩频，以实现码分多址，可以进一步表示为
[0019][0020]其中θ
k
[n]＝θ
k
(nT
c
)，为周期为G的离散时间序列，T
c
为码片长度，Π(t)为矩形脉冲函数，定义为
[0021][0022]当θ
k
[n]为0和π二元取值时，可以构建m序列；此外，Zadoff
‑
Chu(ZC)序列和DFT序列可分别由下式进行构建：
[0023][0024]考虑基站发射信号为
[0025][0026]其中s
m
为数字调制符号，T
s
＝GT
c
为符号长度，由此可知发射信号经过IRS反射后，频谱扩大为原来的G倍，因此G也被称作扩频增益。
[0027]本专利技术假设独立平坦的瑞利衰落信道，并用H0、和分别表示BS
‑
UE、BS
‑
IRS
k
以及IRS
k
‑
UE的信道，其中h
k
与g
k
中的每个元素独立同分布于以及不失一般性地，假设BS与IRS同步，并设BS
‑
UE链路的信号到达时刻为t0，由第k个IRS的第l个单元反射的信号(相对于BS
‑
UE链路)时延为τ
kl
。则t时刻用户的接收信号可表示为
[0028][0029]其中为单边带功率谱密度为N0的高斯白噪声。
[0030]本专利技术采用的技术方案为：
[0031]一种针对多智能反射面的码分多址传输方法，包括天线数为1的发送端Tx与接收
端Rx，N个单元数为K的智能反射面IRS，用H0、和分别表示Tx
‑
RX、Tx
‑
IRS
k
以及IRS
k
‑
Rx的信道系数，传输方法包括：
[0032]发送端：
[0033]S1、发射基带信号为
[0034][0035]其中s
m
为数字调制符号，T
s
为符号长度；Π(t)为矩形脉冲函数，定义为
[0036][0037]S2、Tx对发送数据逐帧进行发送，并在每帧前后添加长度为的训练符号s，以便收端进行信道估计，其中为整数集；
[0038]智能反射面：
[0039]S3、每个IRS设置一个如下的时变反射系数向量对自身进行标识：
[0040][0041]式中φ
k
根据信道信息进行调整，实现反射波束的重构；用于扩频，以实现码分多址，进一步表示为
[0042][0043]其中θ
k
[n]＝θ
k
(nT
c
)，为周期为G的离散时间序列，T
c
＝T
s
/G为码片长度；
[0044]当θ
k
[n]为0和π二元取值时，可用于构建m序列；此外，Zadoff
‑
Chu(ZC)序列和DFT序列分别由下式进行构建：
[0045][004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对多智能反射面的码分多址传输方法，包括天线数为1的发送端Tx与接收端Rx，N个单元数为K的智能反射面IRS，用和分别表示Tx
‑
RX、Tx
‑
IRS
k
以及IRS
k
‑
Rx的信道系数，其特征在于，所述传输方法包括：发送端：S1、发射基带信号为其中s
m
为数字调制符号，T
s
为符号长度；Π(t)为矩形脉冲函数，定义为S2、Tx对发送数据逐帧进行发送，并在每帧前后添加长度为T
p
＝PT
s
的训练符号s，其中为整数集；S3、每个IRS设置一个如下的时变反射系数向量对自身进行标识：式中φ
k
根据信道信息进行调整，实现反射波束的重构；用于扩频，以实现码分多址，进一步表示为其中θ
k
[n]＝θ
k
(nT
c
)，为周期为G的离散时间序列，T
c
＝T
s
/G为码片长度；当θ
k
[n]为0和π二元取值时，用于构建m序列；此外，Zadoff
‑
Chu(ZC)序列和DFT序列分别由下式进行构建：和DFT序列分别由下式进行构建：Tx与IRS同步，并令Tx
‑
RX链路的信号到达时刻为t0，由第k个IRS的第l个单元反射的信号相对于Tx
‑
RX链路时延为τ
kl
，因此经过IRS反射后，t时刻到达接收端的信号r(t)为其中为单边带功率谱密度为N0的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖悦，马滕，雷霞，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：