【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体是一种基于智能反射面的通信系统及方法。
技术介绍
1、智能反射面是一种大型的电磁超表面，由大量低成本、几乎无源的反射单元组成。这些反射单元可以通过智能调控来优化反射信号的相位和幅度，从而实现对入射电磁波的定向反射，以智能地重新配置无线传播环境，从而提高无线通信系统性能，是一种非常有应用前景的绿色通信技术。
2、智能反射面能够改善无线信号的传输质量，例如扩展覆盖范围、提高信号的强度和可靠性，并且可以降低功耗。与传统的无线通信设备相比，智能反射面具备更高的灵活性和可控性，因为反射单元可以根据信号环境和需求进行编程并调整。智能反射面可以通过射频集成电路技术，实现矩阵式智能反射面阵列的设计和制造。这种设计可以通过优化反射面的相位来增强信号的干扰消除和多路径衰落补偿能力。
3、智能反射面的优点包括：
4、(1)明显的信号改善作用，通过减少多径衰落、提升信噪比，提高信息传输速率和传输距离；
5、(2)可以与现有的无线设备一起使用，提高无线信号传输的性能和可靠性；
6、(3)可以形成多条信号传输路径以提高传输速率和容量；
7、(4)相对于传统的多天线系统，更容易实现，更节省功耗和成本。
8、智能反射面可以应用于各种无线通信系统，包括地面移动通信、卫星通信、无线局域网、物联网、车联网和雷达系统等。它可以改善信号的覆盖范围、增大传输容量、降低信号干扰，并提高无线系统的性能和效率。另外，智能反射面也被用于室内通信系统中，例如大型商场、医院
9、随着5g和物联网技术的快速发展，智能反射面有望成为实现更高信号覆盖率、更快传输速率和更大通信容量的关键技术。
10、综上所述，智能反射面是一种利用无线电波反射和控制的技术，它可以优化无线信号传输路径和方向，提高信号质量和效率。随着技术的不断发展，智能反射面有望在未来的无线通信和室内通信系统中发挥重要作用，成为通信领域革命性的技术。
11、现有技术的技术方案如下：
12、目前，智能反射面主要用于优化无线通信信道。如图1所示，在现有的基于智能反射面的通信系统中，智能反射面由m个反射单元组成，每个反射单元的反射系数可以独立控制。发射机发出的电磁波信号入射到智能反射面后，智能反射面上的每个反射单元对入射信号具有不同的反射系数，通过调节每个反射单元反射系数的幅度、相位，即可改变电磁波信号传输路径和方向，从而优化无线通信信道，实现更高信号覆盖率、更快传输速率和更大通信容量。例如，通过调整每个反射单元反射系数，使得反射信号合成高增益波束，并控制波束主瓣方向对准期望的覆盖区域。
13、现有技术的缺点如下：
14、目前技术的主要缺点是将智能反射面主要用于改善电磁波传播特性，而没有用于承载新的信息。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于智能反射面的通信系统及方法，解决现有技术存在的智能反射面没有用于承载新的信息等问题。
2、本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
3、一种基于智能反射面的通信系统，包括两两相互通信的发射机、接收机、基于智能反射面的信息传输设备。
4、作为一种优选的技术方案，发射机包括依次通信连接的主信息源、符号调制模块、第一射频单元、发射天线。
5、作为一种优选的技术方案，基于智能反射面的信息传输设备包括依次通信连接的隐藏信息源、调制幅度相位映射模块、波束赋形权值计算模块、智能反射面，还包括与调制幅度相位映射模块通信连接的同步模块。
6、作为一种优选的技术方案，接收机包括依次通信连接的接收天线、第二射频单元、同步头捕获模块、主通信波形导频符号提取模块、主通信波形信道估计模块，还包括主通信波形数据符号提取模块、主通信波形解调模块、隐藏信息波形导频符号提取模块、隐藏信息波形信道估计模块、隐藏信息波形数据符号提取模块、隐藏信息波形解调模块，同步头捕获模块、主通信波形数据符号提取模块、主通信波形解调模块依次通信连接，主通信波形信道估计模块与主通信波形解调模块通信连接，主通信波形导频符号提取模块、隐藏信息波形导频符号提取模块、隐藏信息波形信道估计模块依次通信连接，主通信波形导频符号提取模块、隐藏信息波形数据符号提取模块、隐藏信息波形解调模块依次通信连接，隐藏信息波形信道估计模块与隐藏信息波形解调模块通信连接。
7、一种基于智能反射面的通信方法，使用所述的一种基于智能反射面的通信系统，发射机将主信息源的比特信息b1(n)调制到主通信波形上，并将比特信息转换为电磁波发送出去；电磁波经过两条路径传播到接收机，第一条路径为电磁波直接传播到接收机，第二条路径为电磁波先经过基于智能反射面的信息传输设备的反射后再传播到接收机；基于智能反射面的信息传输设备将隐藏信息b2(n)调制到入射的主通信波形载波上。
8、作为一种优选的技术方案，通信时，根据接收机的位置产生波束赋形权值向量，然后生成带有隐藏信息b2(n)的调制符号的权值向量，将带有隐藏信息b2(n)的调制符号的权值向量中的每个元素输出，控制基于智能反射面的信息传输设备中的每个反射单元的反射系数满足设定的幅度、相位要求；接收主通信波形，利用主通信波形中的同步头完成时隙同步，并产生同步控制信号输出；根据同步控制信号调整隐藏信息波形的调制符号发送边界，使得隐藏信息波形的调制符号发送边界与主通信波形的时隙边界保持对齐。
9、作为一种优选的技术方案，主通信波形与隐藏信息波形合成后的新波形的信号表示如下：
10、
11、其中，nslot1t1n1+nsymbol1t1≤t<nslot1t1n1+(nsymbol1+1)t1；
12、式中，s(t)表示主通信波形与隐藏信息波形合成后的新波形的信号，s1(t)表示主通信波形的时隙nslot1的第nsymbol1个调制符号，s2(t)表示隐藏信息波形的时隙nslot2的第nsymbol2个调制符号，a1(nslot1,nsymbol1)表示主通信波形的时隙nslot1的第nsymbol1个调制符号的幅度，a2(nslot2,nsymbol2)表示隐藏信息波形的时隙nslot2的第nsymbol2个调制符号的幅度，j表示复数中的虚数单位，θ1(nslot1,nsymbol1)表示主通信波形的时隙nslot1的第nsymbol1个调制符号的相位，θ2(nslot2,nsymbol2)表示隐藏信息波形的时隙nslot2的第nsymbol2个调制符号的相位，nslot1表示主通信波形的时隙编号，nslot2表示隐藏信息波形的时隙编号，t1表示主通信波形的一个调制符号的时间长度，n1表示主通信波形一个时隙包含的调制符号个数，nsymbol1表示主通信波形的时隙nslot1的调制符号的序本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，包括两两相互通信的发射机、接收机、基于智能反射面的信息传输设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，发射机包括依次通信连接的主信息源(101)、符号调制模块(102)、第一射频单元(103)、发射天线(104)。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，基于智能反射面的信息传输设备包括依次通信连接的隐藏信息源(201)、调制幅度相位映射模块(202)、波束赋形权值计算模块(203)、智能反射面(204)，还包括与调制幅度相位映射模块(202)通信连接的同步模块(205)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，接收机包括依次通信连接的接收天线(301)、第二射频单元(302)、同步头捕获模块(303)、主通信波形导频符号提取模块(304)、主通信波形信道估计模块(305)，还包括主通信波形数据符号提取模块(306)、主通信波形解调模块(307)、隐藏信息波形导频符号提取模块(308)、隐藏信息波形信道估计
5.一种基于智能反射面的通信方法，其特征在于，使用权利要求1至4任一项所述的一种基于智能反射面的通信系统，发射机将主信息源的比特信息b1(n)调制到主通信波形上，并将比特信息转换为电磁波发送出去；电磁波经过两条路径传播到接收机，第一条路径为电磁波直接传播到接收机，第二条路径为电磁波先经过基于智能反射面的信息传输设备的反射后再传播到接收机；基于智能反射面的信息传输设备将隐藏信息b2(n)调制到入射的主通信波形载波上。
6.根据权利要求5所述的一种基于智能反射面的通信方法，其特征在于，通信时，根据接收机的位置产生波束赋形权值向量，然后生成带有隐藏信息b2(n)的调制符号的权值向量，将带有隐藏信息b2(n)的调制符号的权值向量中的每个元素输出，控制基于智能反射面的信息传输设备中的每个反射单元的反射系数满足设定的幅度、相位要求；接收主通信波形，利用主通信波形中的同步头完成时隙同步，并产生同步控制信号输出；根据同步控制信号调整隐藏信息波形的调制符号发送边界，使得隐藏信息波形的调制符号发送边界与主通信波形的时隙边界保持对齐。
7.根据权利要求5所述的一种基于智能反射面的通信方法，其特征在于，主通信波形与隐藏信息波形合成后的新波形的信号表示如下：
8.根据权利要求5所述的一种基于智能反射面的通信方法，其特征在于，主通信波形的一个时隙包含N1个调制符号，其中，同步头占Nsyn1个符号，导频符号占Npilot1个符号，数据符号占Ndata1个符号，N1＝Nsyn1+Npilot1+Ndata1；隐藏信息波形的一个时隙包含N2个调制符号，其中，导频符号占Npilot2个符号，数据符号占Ndata2个符号，N2＝Npilot2+Ndata2。
9.根据权利要求5所述的一种基于智能反射面的通信方法，其特征在于，两条路径的信号叠加后的接收信号模型表示如下：
10.根据权利要求5至9任一项所述的一种基于智能反射面的通信方法，其特征在于，主通信波形的解调方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，包括两两相互通信的发射机、接收机、基于智能反射面的信息传输设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，发射机包括依次通信连接的主信息源(101)、符号调制模块(102)、第一射频单元(103)、发射天线(104)。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，基于智能反射面的信息传输设备包括依次通信连接的隐藏信息源(201)、调制幅度相位映射模块(202)、波束赋形权值计算模块(203)、智能反射面(204)，还包括与调制幅度相位映射模块(202)通信连接的同步模块(205)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于智能反射面的通信系统，其特征在于，接收机包括依次通信连接的接收天线(301)、第二射频单元(302)、同步头捕获模块(303)、主通信波形导频符号提取模块(304)、主通信波形信道估计模块(305)，还包括主通信波形数据符号提取模块(306)、主通信波形解调模块(307)、隐藏信息波形导频符号提取模块(308)、隐藏信息波形信道估计模块(309)、隐藏信息波形数据符号提取模块(310)、隐藏信息波形解调模块(311)，同步头捕获模块(303)、主通信波形数据符号提取模块(306)、主通信波形解调模块(307)依次通信连接，主通信波形信道估计模块(305)与主通信波形解调模块(307)通信连接，主通信波形导频符号提取模块(304)、隐藏信息波形导频符号提取模块(308)、隐藏信息波形信道估计模块(309)依次通信连接，主通信波形导频符号提取模块(304)、隐藏信息波形数据符号提取模块(310)、隐藏信息波形解调模块(311)依次通信连接，隐藏信息波形信道估计模块(309)与隐藏信息波形解调模块(311)通信连接。
5.一种基于智能反射面的通信方法，其特征在于，使用权利要求1至...
【专利技术属性】
技术研发人员：严平，李婷，张毅，马松，陈颖，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：
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