[发明专利]基于可重构智能表面的全双工通信方法

说明书

本发明公开了一种基于可重构智能表面(RIS)的全双工(FD)通信技术，实现设备与设备(D2D)连接。本发明提出的基于RIS的全双工通信方法，可使通信双方在相同的物理资源上同时发送和接收信号，提高了系统频谱效率。通过RIS单元选择，可构造更适合全双工通信的传播环境，降低误码率。除了只反射的RIS，适用于下一代通信系统的RIS还包括可同时反射和透射的新型RIS，带有部分射频链路(RF)的混合RIS等，本发明的单元选择和虚拟星座图方法也可适用于这些RIS。

技术领域

本发明涉及一种利用可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)实现全双工(Full Duplex，FD)通信的技术，可提高系统容量，属于移动通信系统中的信号处理领域。

背景技术

随着第五代移动通信系统(5G)进入商用阶段，第六代移动通信系统(6G)的研发拉开了序幕。6G将以全覆盖、全频谱、全应用、强安全的形式满足人们日益增长的各类通信需求，潜在的研究方向包括太赫兹通信、人工智能、超大规模MIMO技术以及可重构智能表面技术等。可重构智能表面由精心设计的电磁单元规则排列组成，这些电磁单元通常由金属、介质和可调元件构成。通过控制电磁单元中的可调元件，以可编程方式更改反射电磁波的电磁参数，例如相位和幅度。RIS通常放置于基站与用户之间，通过调整每个反射单元的参数改变入射信号的相位，使得经其反射后到达用户的信号同相叠加，增强接收信号的功率。与传统中继通信相比，RIS无需射频(RF)链路，不需要大规模供电，在功耗和部署成本上都将具有优势。

与此同时，随着电子元器件及信息技术的迅猛发展，无线通信中的自干扰消除能力得到显著提升，曾经被认为实现复杂度太高的全双工技术，正成为未来6G解决通信流量增长与频谱资源匮乏矛盾的重要途径之一。与传统的时分双工(TDD)和频分双工(FDD)不同，全双工技术可以在相同的时间和频率上同时收发信号。因此，FD的核心问题是如何消除自身的干扰。目前，通过在传输域、模拟域和数字域的算法，总体上可以消除上百分贝(dB)的自干扰，在一定程度上可以满足多数FD系统的实用需要。本发明提出一种基于可重构智能表面的全双工通信技术，使相互距离较远的用户能建立连接，并在相同的时频资源上同时收发信息。为了消除自干扰，通过设置参数γ_A和γ_B，对反射单元进行选择，构造更适合FD传输的无线信道环境，有效降低了接收端的误码率，提高了系统容量。本发明计算复杂度低，不需要增加任何额外的器件，可用于不同类型的RIS系统。

发明内容

技术问题：发明的目的是通过对RIS上的单元进行选择，可使通信双方在相同的物理资源上同时收发信号，提高系统容量，并据此进一步提供一种快速可靠、实现复杂度低的发送方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

步骤1)、用户A发送导频，基站控制智能表面依次开启第1到M个单元，每次只开启1个，并将开启单元的反射系数设为1，用户B不发送也不接收信号；

步骤2)、根据发送的导频，用户A依次估计其与智能表面之间的信道其中m＝1,2,...,M，并将信道参数反馈给基站；

步骤3)、用户B发送导频，基站控制智能表面依次开启第1到M个单元，每次只开启1个，并将开启单元的反射系数设为1，用户A不发送也不接收信号；

步骤4)、根据发送的导频，用户B依次估计其与智能表面之间的信道其中m＝1,2,...,M，并将信道参数反馈给基站；

步骤5)、基站依次计算和并将满足或的单元序号m，存储为集合S；

步骤6)、基站控制智能表面，关闭集合S以外的单元，并将集合S内的单元的反射系数设为其中α_m为的相角；

步骤7)、用户A和用户B同时发送和接收信号；