[发明专利]一种基于智能反射表面的波束追踪覆盖与增强方法

说明书

本发明实施例提供了一种基于智能反射表面的波束追踪覆盖与增强方法，包括以下步骤：S1、gNB根据链路中断前用户的历史位置与速度信息，确定目标覆盖区域；S2、根据目标覆盖区域将IRS单元划分成若干个子阵列，通过设计IRS单元的相移使子阵列指向目标覆盖区域的相邻区域；S3、gNB在总功率受限的条件下，通过分配gNB发射到IRS不同子阵列上的波束功率，实现对目标覆盖区域的信号增强。本发明实施例提供了一种基于智能反射表面的波束追踪覆盖与增强方法，以有效减小毫米波信号被遮挡导致链路中断带来的影响，从而保障通信的连续性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于智能反射表面的波束追踪覆盖与增强方法。

背景技术

在过去的十年中，移动数据的爆炸式增长以及对更高数据速率需求的不断增长推动了无线通信技术的发展，如，出现了大规模多输入多输出(Multiple Input MultipleOutput,MIMO)和毫米波(Millimeter Wave,mmWave)等通信技术。

尽管MIMO技术已大大改善了无线通信系统的频谱和能效，但处理过程的高复杂度和高硬件成本在实践实施中仍然是主要障碍，尤其在诸如mmWave的高频段中。而mmWave通信的一方面挑战是，与较低频段上的路径衰减相比，信号在mmWave频带上的路径损耗要大得多。为了补偿mmWave系统中严重的路径损耗，通常需要使用大型天线阵列来获得可观的波束成形增益进行数据传输。另一方面，高方向性使mmWave通信容易受到遮挡物的影响，而遮挡物在室内和密集的城市环境中可能经常发生。例如，由于毫米波信号的窄波束宽度，很小的障碍物(例如人的手臂)也可有效地阻断通信链路。此外，即将到来的第五代(FifthGeneration,5G)无线网络的网络容量将增加1000倍，具有无处不在的连接性和低延迟需求。为了满足5G对无线通信的需求目前已采用中继器来克服遮挡问题，以提高毫米波信号的覆盖范围，但这种解决方式会带来额外的资源巨大消耗问题。

近年来，为了解决mmWave易被遮挡的问题引入了可重新配置的60GHz智能反射表面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)在视线链路被阻塞的情况下，为服务用户建立可靠的mmWave连接。而现有研究大多对IRS辅助通信系统的性能进行了分析和优化，但尚没有对直射路径中断后由IRS辅助gNB(3GPP中命名5G基站为gNB，generation NodeB)对用户进行波束追踪进行研究。另外，由于IRS控制信号时延和用户运动等因素，其反射波束无法准确对齐用户。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于智能反射表面的波束追踪覆盖与增强方法，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于智能反射表面的波束追踪覆盖与增强方法，包括以下步骤：

S1、gNB根据链路中断前用户的历史位置与速度信息，确定目标覆盖区域；

S2、根据所述目标覆盖区域将IRS单元划分成若干个子阵列，通过设计IRS单元的相移使所述子阵列指向目标覆盖区域的相邻区域；

S3、gNB在总功率受限的条件下，通过分配gNB发射到IRS不同子阵列上的波束功率，实现对目标覆盖区域的信号增强。

优选地，所述S1包括：

IRS面板距离地面的高度为H_L，以IRS面板的左上角为坐标原点，竖直边为x轴，水平边为y轴，z轴垂直于x-y平面，IRS面板共有N_t＝M×N个单元，M、N分别表示IRS面板沿x、y轴的总单元数；