本发明专利技术公开了基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，离散相位智能超表面系统包括一个配置单天线的发射机、一个配备M根天线的接收机，以及一个配置N个反射元的智能超表面，其中智能超表面的每个反射元件可独立调整其反射相位至B个离散值；主被动信息共生传输方法包括：智能超表面通过索引调制和相位调制实现被动信息传输；发射机通过环境自适应的智能幅度和相位调制实现主动信息传输；接收机根据接收信号，解调发射机和智能超表面的主被动信息。本发明专利技术利用所提出的基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，可以使得在频谱复用的情况下，避免智能超表面和现有通信系统的信息干扰，实现主被动信息共生传输。生传输。生传输。
【技术实现步骤摘要】
基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法
[0001]本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法。
技术介绍
[0002]智能超表面是一项以低功耗形式调整无线信道幅度和相位的技术，近期已成为未来第六代无线通信研究中热点问题，并受到工业届和学术界的高度关注。如公开号为CN110830097A的中国专利公开了一种基于反射面的主被动互惠共生传输通信系统，包括单天线发射基站、含多个独立可控的反射单元的智能反射面以及单天线主被动协同接收机，智能反射面与传感器连接；单天线发射基站和智能反射面构成互惠共生通信系统发射部分，分别发射主动信号与被动信号；单天线协同接收机同时接收主动信号和被动信号，并分别解调出来自基站的主动信息和来自与智能反射面相连的传感器的被动信息，其中被动信息通过无线信道的时延长度进行指示。如公开号为CN110278017A的中国专利公开了一种无线能量传输系统、装置、方法及一种能量发送机、一种智能反射面和一种计算机可读存储介质，该方法包括：获取信道状态信息；根据所述信道状态信息计算波束成型矢量和智能反射面的反射参数；根据所述波束成型矢量发送能量信号，并将所述反射参数发送至所述智能反射面，以便所述智能反射面根据所述反射参数调节反射阵列；其中，所述智能反射面包括多个所述反射阵列，所述能量发送机发送的所述能量信号直射至能量接收机、并通过所述智能反射面反射至所述能量接收机。
[0003]将智能超表面作为现有通信系统的辅助，大量工作证明它能有效增强通信系统的容量和性能。另一方面，当智能超表面配置大量低功耗的传感器，其需要定时上传自身数据信息。因此智能超表面和现有通信系统的主被动信息共生传输值得进一步研究和关注。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提出基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，为一种环境自适应的智能调制传输方法和相应的检测方法，以使得在频谱复用的情况下，避免智能超表面和现有通信系统的信息干扰，实现主被动信息共生传输。
[0005]本专利技术所提供的技术方案为：
[0006]基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，所述离散相位智能反射表面系统包括一个配置单天线的发射机、一个配备M根天线的接收机，以及一个配置N个反射元的智能超表面，其中智能超表面的每个反射元件可独立调整其反射相位至B个离散值；所述主被动信息共生传输方法包括：
[0007]1)智能超表面通过索引调制和相位调制实现被动信息传输；
[0008]2)发射机通过环境自适应的智能幅度和相位调制实现主动信息传输；
[0009]3)接收机根据接收信号，解调发射机的主动信息和智能超表面的被动信息。
[0010]所述智能超表面通过索引调制和相位调制实现被动信息传输，即具体实现方式如下：
[0011]1)索引调制：智能超表面调整每个反射元的相位至最佳相位以最大化接收机第m根天线的信道强度其中所选索引天线m由log2M比特的信息决定；
[0012]2)相位调制：基于最佳相位，智能超表面进一步对所有反射元件的相位增加一个相位值其中b∈{0，1，...，B
‑
1}由log2B比特的信息决定。
[0013]所述发射机通过环境自适应的智能幅度(amplitude modulation)和相位调制(Phase modulation)实现主动信息传输，具体的，发射机的基带信号可表示为：
[0014][0015]其中幅度x和相位φ均包含调制信息，表示Q进制的信号集，并且平均功率满足E[|s|2]＝E。为避免频谱复用情况下，智能超表面和发射机的相位信息干扰，需将φ的值限制在区域内。
[0016]接收机根据接收信号，解调发射机和智能超表面的主被动信息，具体实现方式如下：
[0017]1)首先通过判断每根天线接收信号的功率检测所选天线的索引m恢复log
2 M比特被动信息，即，
[0018][0019]其中y
m
′
表示第m
′
根天线的接收信号；
[0020]2)然后，根据y
m
′
恢复发射机log
2 Q比特主动和智能超表面log
2 B比特被动信息；其中，假设y
m
′
的信号集形成BQ进制APSK星座图，通过将接收信号和最佳星座图进行最大似然判决，实现log
2 BQ比特信息的检测。
[0021]作为优选，发射机幅度x有且仅有2种取值x1和x2，因此BQ进制的APSK星座图包含2个环：内环和外环。假设内环和外环所包含星座点数分别为A1和A2，为实现发射机和智能超表面主被动信息共生传输，其应满足A1∈和A1+A2＝BQ。基于此思路扩展的更多幅度取值应在本专利技术保护范围内。
[0022]所述最佳星座图指：遍历所有A1和A2的可行域，使得星座图上最小欧氏距离d
min
最大的星座图。对于给定的A1和A2，实现最佳星座图，发射机的环境自适应智能调制信号的幅度需满足：
[0023]当d
1，2
(R
1，2
)＞d1(R
1，2
)，d
min
＝d2(R
1，2
)，
[0024]当d
1，2
(R
1，2
)≤d1(R
1，2
)，d
min
＝d2(R
1，3
)，
[0025]其中
[0026]d
l
(r)表示环l上点之间的最小欧式距离，给出如下：
[0027]d
1，2
(r)表示环1和环2上点之间的最小欧式距离，给出如下：(r)表示环1和环2上点之间的最小欧式距离，给出如下：
[0028]R(r)为圆环的半径，给出如下：
[0029]的函数表达式如下：ω1和ω2为给定值，t1∈{0，1，...，A1‑
1}，t2∈{0，1，...，A2‑
1}，
[0030]R
1，2
为d1(r)和d2(r)的交点，给出如下：
[0031]R
1，3
为d1(r)和d
1，2
(r)的交点，给出如下：
[0032][0033][0034]E0是单位r对应的能量。
[0035]同现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0036](1)本专利技术通过联合设计智能超表面和发射机的环境自适应智能调制方式，以使得在频谱复用的情况下，避免智能超表面和发射机的信息干扰，实现主被动信息共生传输。
[0037](2)本专利技术通过联合设计智能超表面和发射机信息的联合解调方式，实现了智能超表面和发射机主被动信息的同时解调。
附图说明
[0038]图1为实施例中发射机和智能超表面信息符号的误符号率展示图。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，所述离散相位智能反射表面系统包括一个配置单天线的发射机、一个配备M根天线的接收机，以及一个配置N个反射元的智能超表面，其中智能超表面的每个反射元件可独立调整其反射相位至B个离散值；所述主被动信息共生传输方法包括：1)智能超表面通过索引调制和相位调制实现被动信息传输；2)发射机通过环境自适应的智能幅度和相位调制实现主动信息传输；3)接收机根据接收信号，解调发射机的主动信息和智能超表面的被动信息。2.根据权利要求1所述的基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，智能超表面通过索引调制和相位调制实现被动信息传输，具体实现方式如下：1)索引调制：智能超表面调整每个反射元的相位至最佳相位以最大化接收机第m根天线的信道强度其中所选索引天线m由log2M比特的信息决定；2)相位调制：基于最佳相位，智能超表面进一步对所有反射元件的相位增加一个相位值其中b∈{0，1，...，B
‑
1}由log2B比特的信息决定。3.根据权利要求1所述的基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，发射机通过环境自适应的智能幅度和相位调制实现主动信息传输，具体的，发射机的基带信号可表示为：其中幅度x和相位φ均包含调制信息，表示Q进制的信号集，并且平均功率满足E[|s|2]＝E。4.根据权利要求1所述的基于离散相位智能超表面系统的主被动信息共生传输方法，其特征在于，接收机根据接收信号，解调发射机的主动信息和智能超表面的被动信息，具体实现方式如下：1)首先通过判断每根天线接收信号的功率检测所选天线的索引m恢复log2M比特被动信息：其中y
m
′
表示第m
′
根天线的接收信号；2)然后根据y
m
′
恢复发射机log2Q比特主动信息和智能超表面log2B比特被动信息；其中，假设y
m
′
的信号集形成BQ进制APSK星座图，通过将接收信号和最佳星座图进行最大似然判决，实现log2BQ比特信息的检...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟财军，陶琴，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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