[发明专利]一种STAR-RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法及系统

说明书

本发明公开了一种STAR‑RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法和系统，包括：设置STAR‑RIS的反射和透射相移矩阵以及无人机高度的初值，根据无人机高度的初值计算STAR‑RIS的最佳反射和透射相移矩阵；基于STAR‑RIS的最佳反射和透射相移矩阵计算通信用户的接收速率表达式，根据通信用户的接收速率表达式推导无人机最佳高度的表达式，最终得到无人机最佳飞行高度。本发明在基站与通信用户、探测目标均无直接链路的情况下，利用无人机搭载STAR‑RIS辅助通信与感知的优势，在能够探测到目标的前提下，有效地提高通信用户的接收速率。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种STAR-RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法及系统。

背景技术

近年来，随着第五代移动通信(5th Generation Mobile Communication,5G)在全球范围内的商业化，越来越多的研究致力于即将到来的超越5G(Beyond5th GenerationMobile Communication,B5G)和第六代移动通信(6th Generation MobileCommunication,6G)，预计这些网络将提出更严格的要求，如极高的频谱效率和能量效率、微秒延迟、全维网络覆盖。天线、基站数量的不断增加和极高载波频率的使用将潜在地导致高能耗和硬件成本，因为必须安装更多耗电和昂贵的射频链来进行信号转换。另一方面，在无线网络中部署如此大量以极高频率工作的有源组件可能并不总是有益的。因为它们也带来了新的挑战，例如复杂的用户、小区间干扰场景、导频污染和严重的硬件损伤，难以在空中或者复杂地形进行高效率无线通信。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种STAR-RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法及系统解决在能够探测到目标的前提下，通信用户的接收速率较差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种STAR-RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法，包括以下步骤：

设置STAR-RIS的反射和透射相移矩阵以及无人机高度的初值，根据无人机高度的初值计算STAR-RIS的最佳反射和透射相移矩阵；

基于STAR-RIS的最佳反射和透射相移矩阵计算通信用户的接收速率表达式，根据通信用户的接收速率表达式推导得出无人机最佳高度的表达式，最终得到无人机最佳飞行高度。

作为本发明所述的STAR-RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法的一种优选方案，其中：所述STAR-RIS的最佳反射相移矩阵表示为：

其中，β_r表示STAR-RIS的一个反射元件的反射振幅系数，表示第m个反射元件的反射相移。

作为本发明所述的STAR-RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法的一种优选方案，其中：所述STAR-RIS的最佳透射相移矩阵表示为：

其中，β_t表示STAR-RIS的一个透射元件的透射振幅系数，且β_r+β_t＝1；表示第m个透射元件的透射相移。

作为本发明所述的STAR-RIS辅助通感的UAV最佳高度设计方法的一种优选方案，其中：所述反射元件的反射相移具体设计表示为：