一种智能反射面辅助的全向单天线接收机干扰消除方法技术

本发明专利技术属于干扰消除领域，具体涉及一种智能反射面辅助的全向单天线接收机干扰消除方法

【技术实现步骤摘要】
一种智能反射面辅助的全向单天线接收机干扰消除方法


[0001]本专利技术属于干扰消除领域，具体涉及一种智能反射面辅助的全向单天线接收机干扰消除方法
。

技术介绍

[0002]智能反射面
(Reconfigurable Intelligent Surface
，
RIS)
是一种人工合成的新型二维材料
。
不同于自然界中常规的材料，
RIS
往往由大量可以动态调节自身电磁参数的亚波长级单元组成，实现对于反射或透射信号幅度
、
相位乃至于极化方式的调整
。RIS
凭借电磁特性可重构的特点，以及无源
、
低成本的优势，近年来在移动通信领域受到了广泛的研究
。
在不改变现有无线网络基础设施架构的同时，
RIS
可灵活地布置于墙面
、
地面
、
天花板
、
建筑物表面
、
甚至于大型车表面，从无线信道的视角提供了额外的自由度，以提升通信质量
。
[0003]在无线通信场景中，射频信号的干扰是限制通信质量的关键因素之一，尤其是在现代军事对抗领域，指挥通信
、
军事情报
、
兵器控制都日益依赖于电子设备，特别是无线电设备的支持
。
在强干扰的场景下，如何选取适当的技术手段来消除或减轻敌方干扰，保障设备正常通信，是必要的研究问题
。
空间处理是新兴的抗干扰技术之一，旨在采用天线零陷技术，使接收端天线方向图零点指向干扰方向，以提高信干比
。
然而，天线零陷方法的性能与天线数呈正相关，难以应用于硬件复杂度受限的，尤其是单接收天线的设备
。RIS
的出现使得解决该问题成为了可能：即在不改变现有设备硬件的基础上，通过反射系数的调整，使到达接收机的干扰信号相干相消
。
因此，如何利用
RIS
可调控反射信号的能力，实现全向单天线接收机对干扰信号进行削弱甚至消除，是值得研究的课题
。

技术实现思路

[0004]针对单天线接收机无法应用传统天线零陷技术来消除干扰的问题，本专利技术提出一种智能反射面辅助的全向单天线接收机干扰消除方法
。
[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]AoA
：
Angle of Arrival
，到达角
。
[0007]RIS
：
Reconfigurable Intelligent Surface
，智能反射面，可以动态改变自身电磁特性，从而调整反射信号的幅度
、
相位甚至极化方式
。
[0008]ULA
：
Uniform Linear Array
，均匀直线阵列
。
[0009]图1所示为本专利技术
RIS
辅助的全向单天线接收机干扰消除系统示意图：
[0010]在该系统中，假定干扰源
Tx
与接收机
Rx
天线数均为1，均采用全向天线；
RIS
单元数为
N
，假设采用水平均匀直线阵列；用
α1以及
α2分别表示
Tx
‑
RIS
与
Rx
‑
RIS
两段信道的复衰落系数，方位角分别为与因此
Tx
‑
RIS
与
Rx
‑
RIS
的信道向量可表示为：
[0011][0012]与
[0013][0014]其中，表示
RIS
的天线阵列响应矢量；对于阵元个数为
N
的水平均匀直线阵列，有：
[0015][0016]式中
λ
与
△
分别表示信号波长与
RIS
单元间距；因此
Rx
接收到的干扰信号可以表示为：
[0017]y
＝
[
α0+g
H
diag(
φ
)q]s+w
，
[0018]其中，
α0表示
Tx
‑
Rx
信道的复衰落系数；
φ
n
表示
RIS
第
n∈{1,2,
…
,N}
个单元的相位偏移；
s
～
CN(0,P)
为功率为
P
的干扰信号；
w
～
CN(0,N0)
为功率为
N0的接收机噪声；于是，可通过求解以下优化问题降低接收机受到的干扰：
[0019][0020]本专利技术采用的技术方案为：
[0021]S1、
将问题
P1
转化为无约束优化问题，具体地，问题
P1
的目标函数可展开为：
[0022][0023]因此，最小化
E|y|2等价于最小化不妨定义不妨定义于是
P1
可等价为：
[0024][0025]其中
Φ
＝
{
φ1,
φ2,
…
,
φ
N
}
，假设
β
与已预先被估计得到，同时由于
RIS
位置固定，可视为已知，因此
P3
中目标函数的自变量仅有
Φ
；
[0026]S2、
判断
|
β
|
的大小，若
N|
β
|≤1
，进入
S3
；若
N|
β
|>1
，进入
S4
；
[0027]S3、
根据三角不等式，可得：
[0028][0029]其中，取等条件为：
[0030][0031]其中
R
表示全体实数集，因此，再次根据三角不等式可知，
g(
Φ
)
此时具有如下下界：
[0032]g(
Φ
)≥(1
‑
N|
β
|)2，
[0033]取等条件为：
[0034]ψ
＝
‑
∠
β
+(2k+1)
π
,k∈Z
，
[0035]其中
Z
表示全体整数集，因此
φ
n
的最优解可表示为：
[0036][0037]进入步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种智能反射面辅助的全向单天线接收机干扰消除方法，干扰消除系统包括天线数均设定为1的干扰源
Tx
与接收机
Rx
，单元数为
N、
采用水平均匀直线阵列的智能反射面
RIS
；
Tx
‑
RIS
与
Rx
‑
RIS
两段信道的复衰落系数分别表示为
α1以及
α2，方位角分别为与信道向量表示为：与其中表示
RIS
的天线阵列响应矢量，对于阵元个数为
N
的水平均匀直线阵列，有：式中
λ
与
△
分别表示信号波长与
RIS
单元间距；将
Rx
接收到的干扰信号表示为：
y
＝
[
α0+g
H
diag(
φ
)q]s+w
其中
α0表示
Tx
‑
Rx
信道的复衰落系数，
φ
n
表示
RIS
第
n∈{1,2,
…
,N}
个单元的相位偏移，
s
～
CN(0,P)
为功率为
P
的干扰信号，
w
～
CN(0,N0)
为功率为
N0的接收机噪声，于是，通过建立以下优化问题降低接收机受到的干扰：其特征在于，所述干扰消除方法包括以下步骤：
S1、
将问题
P1
转化为无约束优化问题，具体地，问题
P1
的目标函数可展开为：因此，最小化
E|y|2等价于最小化定义定义于是将
P1
等价为：其中
Φ
＝
{
φ1,
φ2,
…
,
φ
N
}
，设定
β
与已预先被估计得到，同时由于
RIS
位置固定，视为已知，因此目标函数
P3
中的自变量仅有
Φ
；
S2、
判断
|
β

【专利技术属性】
技术研发人员：马滕，刘丽哲，雷霞，肖悦，但黎琳，李勇，王斌，李行健，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：