基于智能反射面和中继协作的无线通讯系统构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能反射面和中继协作的无线通讯系统构建方法，包括：获取预设位置高度信息组，并设定智能反射面参数；将无线通讯系统以中继为目标节点时的信号传输阶段设定为第一传输阶段，以用户为目标节点时的信号传输阶段设定为第二传输阶段；获取无线通讯系统处于混合传播状态下的中继接收信噪比期望和用户接收处信噪比期望，并获取无线通讯系统处于非视距传播状态下的中继接收信噪比期望和用户接收处信噪比期望；获取遍历容量表达式，基于预设位置高度信息组和遍历容量表达式确定智能反射面的最佳位置高度信息和最小反射元数目；本实施例基于智能反射面和中继协作的无线通讯系统可以大大减少实现给定性能所需的反射元数量。所需的反射元数量。所需的反射元数量。

【技术实现步骤摘要】
基于智能反射面和中继协作的无线通讯系统构建方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种基于智能反射面和中继协作的无线通讯系统构建方法。

技术介绍

[0002]智能反射面(简写为RIS)主要是通过表面上的结构单元对电磁波进行控制，通过对每个结构单元的参数、位置进行调整，实现对任意电磁波反射幅度和相位分布的调整。智能反射面有很大潜力用于未来无线网络的覆盖增强和容量提升，提供虚拟视距链路和消除局部覆盖空洞等，进而实现智能可重构的无线环境。智能反射面不仅在概念上极具吸引力，而且在实际部署方面也有诸多优势。首先，智能反射面能够无源反射信号，且不主动产生信号，无需任何的发射射频(Radio Frequency,RF)链路。因此，与传统的有源天线阵列或最近提出的有源表面相比，实现智能反射面的硬件成本和能耗更低。其次，智能反射面以全双工(Full Duplex,FD)模式运行，没有任何的天线噪声放大问题和自干扰问题，因此优于传统的有源中继。此外由于智能反射面通常外形小巧，重量轻且薄，因此部署和替换更加灵活方便。同时智能反射面作为无线网络中的辅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能反射面和中继协作的无线通讯系统构建方法，包括：获取预设位置高度信息组，并设定智能反射面参数，所述预设位置高度信息组包括基站的位置高度信息、中继的位置高度信息和用户的位置高度信息，所述智能反射面参数包括所述智能反射面的位置高度信息参数及所述智能反射面中反射元数目参数；将无线通讯系统以中继为目标节点时的信号传输阶段设定为第一传输阶段，以用户为目标节点时的信号传输阶段设定为第二传输阶段，并将所述第一传输阶段的接收信噪比作为中继接收信噪比，将所述第二传输阶段的接收信噪比作为用户接收信噪比；获取瑞利衰落信道表达式和莱斯衰落信道表达式，基于所述瑞利衰落信道表达式、所述莱斯衰落信道表达式和所述智能反射面参数获取无线通讯系统处于混合传播状态下的中继接收信噪比期望和用户接收处信噪比期望，并基于所述瑞利衰落信道表达式和所述智能反射面参数获取无线通讯系统处于非视距传播状态下的中继接收信噪比期望和用户接收处信噪比期望；基于无线通讯系统处于混合传播状态下的中继接收信噪比期望和用户接收处信噪比期望获取遍历容量表达式，基于所述预设位置高度信息组和所述遍历容量表达式确定所述智能反射面的最佳位置高度信息；基于无线通讯系统处于非视距传播状态下的中继接收信噪比期望和用户接收处信噪比期望，再结合所述预设位置高度信息组、目标速率要求和所述智能反射面的最佳位置高度信息确定所述智能反射面的最小反射元数目；基于所述预设位置高度信息组、所述智能反射面的最佳位置高度信息和所述智能反射面的最小反射元数目构建无线通讯系统。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述第一传输阶段的信号传输过程包括：所述基站向所述中继传输信号，所述基站向所述智能反射面传输信号，所述智能反射面向所述中继传输信号；所述第二传输阶段的信号传输过程包括：所述中继向所述用户传输信号，所述中继向所述智能反射面传输信号，所述智能反射面向所述用户传输信号。3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述中继接收信噪比表达式为：其中，γ1为中继接收信噪比，h
SR
表示基站到中继之间的等效基带信道，h
SI
表示基站到智能反射面的等效基带信道，h
IR
表示智能反射面到中继的等效基带信道，N为智能反射面中反射元数目参数，ρ∈[0，1]为第一传输阶段的放大系数，θ
n
∈[0，2π]表示第一传输阶段中第n个反射元发生相移后进行优化的相位，P1表示基站发送功率，σ
t
表示第一传输阶段的高斯白噪声；所述用户接收处信噪比表达式为：其中，γ2表示用户接收信噪比，h
RD
表示中继到用户之间的等效基带信道，h
RI
表示中继到智能反射面的等效基带信道，h
ID
表示智能反射面到用户的等效基带信道，N为智能反射面中反射元数目参数，η∈[0，1]为第二传输阶段的放大系数，表示第二传输阶段
中第n个反射元发生相移后进行优化的相位，P2表示中继发送功率，σ
t+1
表示第二传输阶段的高斯白噪声。4.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述瑞利衰落信道表达式为：其中，h
i
表示通信链路i等效基带信道的瑞利衰落信道，i∈{SR，SI，IR，RD，RI，ID}，α
nl
表示非视距路径损耗指数，d
i(3D)
表示i中两器件的三维空间距离，SR表示所述基站向所述中继传输信号，SI表示所述基站向所述智能反射面传输信号，IR表示所述智能反射面向所述中继传输信号，RD表示所述中继向所述用户传输信号，RI表示所述中继向所述智能反射面传输信号，ID表示所述智能反射面向所述用户传输信号。5.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述莱斯衰落信道表达式为：其中，h
l
表示通信链路l等效基带信道的莱斯衰落信道，l∈{SR，SI，IR，RD，RI，ID}，ω
l
表示l等效基带信道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周婷，徐碧莲，封松林，徐天衡，王玉震，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：