[发明专利]一种智能反射表面辅助无线通信反射相位配置方法

说明书

本发明公开了一种智能反射表面辅助无线通信反射相位配置方法，包括：由发送端向接收端发射导频信号，使接收端获取统计信道状态信息；接收端根据获取的统计信道状态信息计算最优的反射相位，并通过有线或无线链路控制智能反射表面，使其第n个反射单元的反射相位等于最优的反射相位，当发送端或接收端的载波频率、相对空间位置，或者它们之间的无线传输环境发生改变而导致统计信道状态信息发生改变后，重复步骤。本发明使用统计信道状态信息来配置反射相位，可快速计算最优的反射相位，使得接收信号的功率在统计意义下达到最大，能够快速更新反射系数配置，有利于系统快速匹配信道统计特性变化。

技术领域

本发明涉及一种智能反射表面辅助无线通信反射相位配置方法，属于无线通信的技术领域。

背景技术

传统的无线通信系统关注发射机和接收机设计与优化，对于收发机之间的传播环境，由于发射机和接收机均无法控制，因而被认为是外部因素，只能被动适应，无法主动改造。近期，以智能反射表面为代表的新型人工电磁材料技术的进步，为无线通信系统主动改造传播环境，使其成为无线通信系统整体设计的一个可控组成部分，实现可编程无线环境，提供了可行的技术手段。

智能反射表面由大量密集排布的基本反射单元构成，每个反射单元都能够对入射电磁波产生独立、可控的幅度衰减、相位偏移、频率偏移等非自然效应，通过精心设计这些反射效应的取值，有可能用于辅助无线通信，提升系统的性能指标。目前，最常见的智能反射表面辅助无线通信方案是，将智能反射表面与通信系统相连并接受通信系统的控制，通过调节各反射单元的反射系数(一般是相位偏移)，使接收信号的功率达到最大值。在这个过程中，调节反射相位往往需要使用信道状态信息，这里的信道除了原有的发送端经不包括智能反射表面在内的传播路径到达接收端的信道，还新增了信号从发送端到达智能反射表面、从智能反射表面反射出的信号到达接收端所经历的两个信道。现有文献一般假设已知精确的瞬时信道状态信息，或者假设通过某些信道估计方法估计出非精确的瞬时信道状态信息，然后根据这些精确或非精确的瞬时信道状态信息，来设定某些目标函数并优化各个反射系数。但是，由于智能反射表面在反射信号时可看成无源被动器件，不具备信号接收和采样功能，其信息都折叠在接收端的低维观测信号中，因此，很难对与智能反射表面相关的入射和反射信道状态信息做出精确估计，特别地，当反射单元数量很大时，瞬时信道状态信息获取这一问题将变得更加困难，难以在实际系统中得到应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种智能反射表面辅助无线通信反射相位配置方法，使用统计信道状态信息来设计智能反射表面的反射相位，使其在相当长的一段时间内保持稳定，从平均意义上使接收信号的功率达到最大，而非在任意时刻都达到最大。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种智能反射表面辅助无线通信反射相位配置方法，包括以下步骤：

步骤1、由发送端向接收端发射导频信号，使接收端获取统计信道状态信息协方差矩阵∑_in∈C^N×N和∑_out∈C^N×N，其中Σ_in是发送端到智能反射表面之间的统计信道状态信息协方差矩阵，Σ_out是智能反射表面到接收端之间的统计信道状态信息协方差矩阵，C表示复数域，N是反射单元的数目；

步骤2、接收端根据获取的统计信道状态信息∑_in∈C^N×N和∑_out∈C^N×N，计算最优的反射相位n＝1,2,...,N，并通过有线或无线链路控制智能反射表面，使其第n个反射单元的反射相位等于最优的反射相位n＝1,2,...,N；

步骤3、当发送端或接收端的载波频率、相对空间位置，或者它们之间的无线传输环境发生改变而导致统计信道状态信息发生改变后，重复步骤1和步骤2。