一种智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法

摘要

本发明公开了一种智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法，该方法包括下述步骤：对智能反射面的反射单元分组；配置分组后的反射相位，基站采用M进制的相位调制或幅相调制将主动信息调制成符号s并发射出去，智能反射面将被动信息调制成被动用户接收天线索引m；主动用户采用最大似然检测算法解调出主动信息，被动用户采用非相干的贪婪检测算法解调出被动信息；同时进行主动传输和被动传输，主动传输采用相位或幅相调制通过基站，每次将主动信息传输至主动用户，被动传输共用主动传输的电磁波并利用被动用户的多根天线索引，每次将被动信息传输至被动用户。本发明能满足将主被动信息传输至不同接收机的需求。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法。

背景技术

智能反射面因能以软件编程的方式重塑无线传播环境而成为信息传输方式的新突破。目前，智能反射面应用于无线通信的研究主要集中在三个方向：一是将智能反射面作为信号反射器，数据完全来自于射频源，通过优化智能反射面的电磁参数(主要是相位)，调控无线信道，达到消除覆盖空洞、提升信号质量、增强物理层安全等目标；二是将智能反射面直接作为信息调制器，通过向智能反射面前馈未调载波，智能反射面根据基带信息对电磁波的电磁参数进行调控，从而实现基带信息直接调制至射频载波；三是将智能反射面同时作为信号反射器和信息调制器，在反射已调电磁波的同时，智能反射面将额外信息承载于时变的反射系数之上，形成主被动互惠传输。基于智能反射面的主被动互惠传输因融合了前两个研究方向，已成为学界研究的重点。

在基于智能反射面的主被动互惠传输系统中，由于智能反射面在反射主动信号的同时发射被动信息，即将额外信息嵌入于已调电磁波，所以反射信号同时携带了主动信息和被动信息。在现有研究方案中，主被动信息的传输目的地一致，即主被动通信共享一个既检测主动信息也检测被动信息的接收机。然而，在实际中，由于主被动传输的信源不同，很大可能需要将主被动信息传输至不同接收机。现有智能反射面辅助的主被动互惠传输系统不能满足主被动信息传输至不同目的地的需求，应用场景受限，严重制约智能反射面辅助的主被动互惠传输技术的发展。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法，满足将主被动信息传输至不同接收机的需求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法，包括下述步骤：

对智能反射面的反射单元分组，将智能反射表面的N个反射单元分为

配置

主动用户将由

同时进行主动传输和被动传输，主动传输采用M进制的相位或幅相调制通过基站，每次将主动信息传输至主动用户，被动传输共用主动传输的电磁波并利用被动用户的多根天线索引，每次将被动信息传输至被动用户。

作为优选的技术方案，所述配置

对于

对于

作为优选的技术方案，所述主动用户的瞬时信噪比表示为：

其中，h

作为优选的技术方案，所述被动用户第m根接收天线的瞬时信噪比表示为：

其中，H

作为优选的技术方案，所述基站采用M进制的相位调制或幅相调制将主动信息调制成符号s并发射出去，智能反射面将被动信息调制成被动用户接收天线索引m，具体步骤包括：

基站采用M进制的相位调制或幅相调制将主动信息调制成符号s，信息位和调制符号的对应关系为：

s＝modulate(B1)

智能反射面将被动信息调制成被动用户接收天线索引m，信息位和调制符号的对应关系为：

m＝bi2de(B2)+1

其中，B1表示主动信息，B2表示被动信息，modulate()表示M进制的相位调制或幅相调制，bi2de()表示二进制转化为十进制操作。

作为优选的技术方案，所述主动用户将由

根据

其中，h

主动用户采用最大似然检测算法解调出主动信息，假设主动用户已知信道状态信息，对于主动用户的接收信号y

其中，χ表示M进制相位调制或幅相调制的星座符号集合，

作为优选的技术方案，所述被动用户采用非相干的贪婪检测算法解调出被动信息，具体步骤包括：

根据

其中，H

被动用户的第

其中，

被动用户采用贪婪检测算法解调出被动信息，表示为：

其中，

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明采用了基于智能反射面的被动波束赋形，解决了无线信道不可控的问题，提升了通信可靠性。

(2)本发明通过将智能反射面的反射单元分组，可以满足主被动信息传输至不同目的地的需求。

(3)本发明通过智能反射面利用主动传输的电磁波进行被动传输并且采用非相干检测可以实现频谱共享、简化硬件设计和节约成本。

(4)本发明通过调整反射单元的分组可以平衡主被动用户的性能。

附图说明

图1为本发明智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法的流程示意图；

图2为本发明智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法的实现架构示意图；

图3为本发明智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输的主被动用户与无智能反射面辅助的主动用户的误比特率性能对比仿真图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实施例提供一种智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法，应用于无线通信系统，该无线通信系统包括至少两个信源、至少一个基站、至少一个受控的智能反射面、至少一个单天线的主动用户和至少一个具有N

如图2所示，本实施例应用场景包括一个单天线基站、一个智能反射面和一个单天线主动用户和一个N

在本实施例中，系统中同时存在主动传输和被动传输，主动传输采用M进制的相位或幅相调制通过基站每次将log

本实施例的分布式主被动互惠传输方法包括以下步骤：

S1、对智能反射面的反射单元分组，将智能反射表面的N个反射单元分为

在本实施例中，反射单元个数N为128，其中，N

S2、配置

在本实施例中，步骤S2的过程如下：

假设智能反射面对无线通信系统的信道状态信息已知，分析无线通信系统以确定

主动用户接收的瞬时信噪比表示为：

式中，h

对于

被动用户第m接收天线的瞬时信噪比表示为：

其中，H

当主动信号入射到智能反射面时，控制器一方面调整

S3、基站采用M进制的相位调制或幅相调制将主动信息调制成符号s并发射出去，智能反射面将被动信息调制成被动用户接收天线索引m，具体步骤包括：

基站采用M进制的相位调制或幅相调制将主动信息调制成符号s，信息位和调制符号的对应关系为：

s＝modulate(B1)

智能反射面将被动信息调制成被动用户接收天线索引m，信息位和调制符号的对应关系为：

m＝bi2de(B2)+1

其中，B1表示主动信息，B2表示被动信息，modulate()表示M进制的相位调制或幅相调制，bi2de()表示二进制转化为十进制操作。

当M＝2，N

智能反射面将被动信息B2调制成被动用户接收天线索引m，信息位和调制符号的对应关系为：

S4、主动用户将由

在本实施例中，步骤S4的过程如下：

根据步骤S2的

其中，w

主动用户采用最大似然检测算法解调出主动信息，假设主动用户已知信道状态信息，对于主动用户的接收信号y

其中，χ表示M进制相位调制或幅相调制的星座符号集合，

根据步骤S2的

其中，w

在每一次传输中，m表示其中的特定一根，本实施例采用

被动用户的第

其中，

被动用户采用贪婪检测算法解调出被动信息，其算法表示为：

其中，

为了说明本实施例方法的技术进步性，在MATLAB平台上仿真本实施例提出的智能反射面辅助的分布式主被动互惠传输方法的误比特性能。

仿真的参数设置如下，主动用户为单天线，被动用户为两根天线即N

通过仿真可以看出，本发明具有如下技术进步性：

1)实现了分布式主被动互惠传输，主被动信息在不同接收机检测。

2)利用了无源智能反射面的波束赋形特性，不仅起到使能被动信息传输的目的，还对主动传输有高的信噪比增益。

3)为用户分配的反射单元数目越多，增益效果越大，可以通过灵活分配反射单元来满足不同的接收性能要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。