[发明专利]一种基于智能反射面的多小区无线通信方法

说明书

本申请公开了一种基于智能反射面的多小区无线通信方法，该方法所针对的系统包括多个协作小区，在协作小区中设置了智能反射面，每个协作小区中均有基站和用户终端；所述方法包括：用户终端向各个协作小区中的基站发射导频信号，各基站估计信道状态信息并共享，并获取全局信道状态信息，制定发射波束成形模型；智能反射面制定反射波束成形模型，通过建模求解得到发射波束成形、反射波束成形的系数，从而形成抑制干扰的信号。本申请对于小区基站与对应的用户终端距离较远时也能获得更高的信号增益，同时考虑了用户终端之间的公平性，通过联合优化发送波束成形和反射波束成形，可以有效地降低用户终端间的相互干扰，提高无线通信传输的传输效率。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于智能反射面的多小区无线通信方法。

背景技术

在新兴的物联网以及人工智能应用的爆炸式增长的推动下，第五代(5G)及以上的移动蜂窝网络需要满足各种严格的通信要求，从而能够服务于大量的无线设备。为此，基站被密集地部署来缩短与用户终端之间的距离，设备到设备(Device-to-Device，D2D)通信使传统蜂窝网络传输能够提供更多频谱复用机会。然而，多基站的出现以及5G及以上蜂窝网络中存在的D2D通信也会对系统用户终端引入严重的信号干扰，这是一个急需处理的问题。

传统的解决方案是利用多输入多输出以及小区间协作波束成形技术。多输入多输出是指在发射机和接收机处配置多根天线，在空间上形成多个并行传输信道，提高信道的容量，而不会降低频谱利用率。小区间协作波束成形是指多天线协作基站共享各自的信道状态信息，然后集中计算最优的波束成形，使信号在空间上相互分离，让不同小区间的用户终端避免相互干扰。然而，即使是利用上述技术的密集型网络也会存在诸多问题。第一，随着基站数以及发射天线数的增多，建设基站以及相应射频链路的成本也在提高。第二，由于基站与基站之间的距离缩小了，用户终端更加容易靠近小区的边缘，这使得干扰问题更加严重。第三，信号传输过程中不可避免地会有遮挡物的存在，这也导致了信号被遮挡，导致信号强度过小以及传输覆盖范围变窄等问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于智能反射面的多小区无线通信方法，通过在多小区协作中设置智能反射面，联合优化基站处的发射波束成形以及智能反射面的反射波束成形，最大化多小区系统的最小用户终端信干噪比。

为了实现上述任务，本申请采用以下技术方案：

一种基于智能反射面的多小区无线通信方法，该方法所针对的系统包括多个协作小区以及具有多个反射元件的智能反射面，每个所述协作小区中均具有配备多根发射天线的基站和单天线的用户终端；所述方法包括：

用户终端向各个协作小区中的基站发射导频信号，各基站通过导频信号估计信道状态信息并与智能反射面及其他基站共享；

各基站根据共享的信道状态信息获取全局信道状态信息，并制定发射波束成形模型；智能反射面根据全局信道状态信息制定反射波束成形模型，通过建模求解得到发射波束成形的系数、反射波束成形的系数，基站、智能反射面根据所述发射波束成形的系数、反射波束成形的系数，发射相应的发射波束成形和反射波束成形；

用户终端接收发射波束成形和反射波束成形的叠加信号。

进一步地，所述各基站通过导频信号估计信道状态信息，包括：

各基站根据接收到的导频信号，利用信道互易性来估计下行直接链路和反射链路到用户终端的信道状态信息；令表示从基站i到智能反射面的信道矩阵，和分别表示从智能反射面到用户终端i、从基站k到用户终端i的信道矢量，其中表示空间大小为M×N的复矩阵；M为基站的天线数量，N为智能反射面上的反射元件数量；

则信道状态信息表示为f_i、h_i,k和G_i。

进一步地，所述各基站进行发射波束成形模型的制定过程包括：