[发明专利]一种IRS辅助的无线通信系统的优化方法及装置

说明书

本发明公开一种IRS辅助的无线通信系统的优化方法及装置，包括：在IRS的预设位置处选取第一预设数量的反射单元集合RUS；确定第一预设数量的RUS中各个RUS对应的信道时延，基于各个RUS对应的信道时延估计无线AP与UE之间经过各RUS的反射路径长度距离，基于各RUS对应的反射路径长度采用三角定位法确定UE的初始估计位置；在IRS上重新选取以距离UE的初始估计位置最近和最远的RUS为参考的第二预设数量的RUS，并重新估计UE的位置，得到优化后的UE估计位置；距离UE的初始估计位置最近和最远的RUS对应的信道差异最大，使得优化后的UE估计位置精度更高；基于优化后的UE位置通信。本发明可以精确估计UE的位置，优化AP与UE之间的通信。

技术领域

本发明涉及5G无线通信技术领域，更具体地，涉及一种IRS辅助的无线通信系统的优化方法及装置。

背景技术

在5G无线通信领域，由于高频信号的传输(如毫米波或太赫兹波)容易受障碍物阻挡，导致无线通信效果不佳。为了解决这个问题，有一种思路：通过一种特殊制造的低成本、无源的、可反射的、可重构的智能表面(Metasurface/LIS/Large Intelligent Surface/Reconfigurable reflectarrays/Intelligent walls/Software-controlledmetasurfaces/Intelligent Reflecting Surface/IRS，下文均用IRS表述)，特别是当无线接入点AP(Acess Point)与用户设备UE(User Equipement)不能直接通信时，可以通过AP-IRS-UE信道进行通信，如图1所示。

其中IRS部分如图2所示。图2所示的矩形均匀分布的结构只是IRS的一种常见结构，IRS的结构、反射单元的分布和个数、单元间距等参数可以自定义。根据AP，IRS和UE的位置信息，通过计算得到合适的反射系数矩阵θ，IRS通过控制器设定反射单元的反射系数矩阵，使得AP发出的信号经过IRS的反射，可以被UE接收到，从而实现了AP与UE间的通信。

具体地，得到UE的位置是实现AP-IRS-UE通信的前提。一种方法是在IRS上预设若干个固定的反射单元集合RUS(Reflecting Unit Set)，激活预设RUS内的子单元，对UE的位置进行估计计算。得到UE的估计位置后，计算得到反射单元的反射系数矩阵。再激活所有反射子单元，实现AP-IRS-UE的通信。现有技术中，RUS的位置、大小以及个数是固定的，不能自适应变化。当UE的位置不断变化时，RUS对UE的位置估计误差较大，导致反射系数矩阵不是最适合矩阵，AP与UE间通信效果不够理想。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术中当UE的位置不断变化时，RUS对UE的位置估计误差较大，导致反射系数矩阵不是最适合矩阵，AP与UE间通信效果不够理想的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种IRS辅助的无线通信系统的优化方法，所述IRS用于实现无线接入点AP与用户设备UE之间的反射信道，实现无线AP和UE的有效通信，包括以下步骤：

在IRS的预设位置处选取第一预设数量的反射单元集合RUS；每个反射单元集合包括M个反射单元，所述IRS包括N个反射单元，各个反射单元集合被激活后可以反射射向其的电磁信号；1≤MN，M和N均为整数；

确定所述第一预设数量的RUS中各个RUS对应的信道时延，基于各个RUS对应的信道时延估计无线AP与UE之间经过各RUS的反射路径长度，基于各RUS对应的反射路径长度采用三角定位法确定UE的初始估计位置；

在IRS上重新选取以距离所述UE的初始估计位置最近和最远的RUS为参考的第二预设数量的RUS，并基于所述第二预设数量的RUS重新估计UE的位置，得到优化后的UE估计位置；距离所述UE的初始估计位置最近和最远的RUS对应信道的信道差异最大，使得对应的优化后的UE估计位置精度更高；