一种智能反射表面辅助反向散射通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能反射表面(RIS)辅助反向散射通信方法及系统，属于无线通信技术领域。该方法包括以下步骤：1)建立基于实际相移模型的RIS辅助反向散射通信网络模型；2)考虑接收信噪比约束、能量收集约束、标签反射系数约束以及RIS反射系数的相移幅度约束，建立载波发射器(CE)发射功率优化问题；3)使用最大比传输(MRT)算法进行发射波束成形，并基于交替优化(AO)算法求得RIS相移以及标签反射系数的最优解。本发明专利技术考虑了RIS反射系数幅度与相移的映射关系，能够权衡两者对系统性能的影响，根据RIS的实际参数进行相移设计，相较于基于理想相移模型的算法，在实际使用中能够有效提高系统能效。高系统能效。高系统能效。

【技术实现步骤摘要】
一种智能反射表面辅助反向散射通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种RIS辅助反向散射通信方法及系统，属于无线通信


技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，越来越多的无线设备接入物联网，海量节点的能量供给问题亟待解决。反向散射通信技术应运而生，反向散射通信设备能够利用射频源发射的载波调制信息并向接收机反射，从而以极低的能量消耗完成数据的传输，并且这类设备可以吸收载波信号的能量以完成自身的能量供给。然而反向散射通信仍然存在着有效通信距离短的缺点，延长通信距离的代价通常是增大射频源的发射功率。
[0003]智能反射表面(RIS)的每个反射单元具有可调的电磁特性，能够为无线通信提供一条补充链路，从而达到改善信道状态的效果。因此，将RIS与反向散射通信技术结合起来可以更好地满足物联网设备的供能与通信需求。
[0004]目前针对RIS的研究大多是以理想相移模型为基础的，即认为RIS反射系数的相位可以随意调整而幅度恒为1，这在实际应用中是难以实现的。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术公开了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RIS辅助反向散射通信方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：建立基于实际相移模型的智能反射表面RIS辅助反向散射通信网络模型：步骤2：考虑接收信噪比约束、能量收集约束、标签反射系数约束以及RIS反射系数的相移幅度约束，建立载波发射器CE发射功率优化问题；步骤3：求解步骤2建立的CE发射功率优化问题，得到最优RIS相移以及标签反射系数；步骤4：以步骤3得到的最优RIS相移以及标签反射系数作为RIS辅助反向散射通信网络模型的参数，实现RIS辅助反向散射通信。2.根据权利要求1所述的RIS辅助反向散射通信方法，其特征在于，步骤1中，RIS辅助反向散射通信网络模型包括一个M根天线的CE、一个单天线的标签、一个单天线的接收器和一个具有N个反射单元的RIS；CE与标签之间的信道以及标签与接收器之间的信道都包含经过RIS反射的辅助链路。3.根据权利要求2所述的RIS辅助反向散射通信方法，其特征在于，步骤2中，CE发射功率优化问题P1的具体表达式为：P1:P1:C2:(1
‑
α)η|(h
CT
+h
IT
ΦH
CI
)w|2≥E
min
,C3:0≤α≤1,:0≤α≤1,其中，C1表示最小接收信噪比约束，γ
min
为接收器处标签信号的最小信噪比；C2表示标签能量收集约束，E
min
为保证标签正常工作所需的最低能量；C3表示标签反射系数约束；C4表示RIS反射系数约束，为RIS中第n个反射单元的反射系数；C5表示RIS相移约束；分别是CE到标签、CE到RIS、RIS到标签的信道增益；是RIS的反射系数矩阵；是CE的发射波束形成向量；α为标签的反射系数；是CE的发射波束形成向量；α为标签的反射系数；分别为RIS到接收器、标签到接收器、标签到RIS的信道增益；为接收器处加性高斯白噪声的方差；η为标签的能量转换效率；β
n
(
·
)为RIS中第n个反射单元的振幅增益；θ
n
为RIS中第n个反射单元的相移。4.根据权利要求3所述的RIS辅助反向散射通信方法，其特征在于，CE的发射波束形成向量使用最大比传输MRT算法进行最优设计，得到最优发射波束形成向量，具体表达式为：其中，P为CE的发射功率；以最优发射波束形成向量代入P1，得到优化问题P2，具体表达式为：
5.根据权利要求4所述的RIS辅助反向散射通信方法，其特征在于，优化问题P2的求解方法为：使用AO算法交替进行RIS相移和标签反射系数的优化，直至满足设定收敛条件。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪艺洋，彭敏鑫，荀位，徐卓然，徐邦宁，朱春，赵海涛，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：