一种智能反射表面辅助的无线通信系统自适应传输方法

技术领域

本发明涉及一种基于智能反射表面的信号传输方法，尤其涉及单双向工作模式自适应切换规则，从而提升系统的传输性能。

背景技术

智能反射表面(IRS)是通过人工重构无线电波传播环境来提高无线系统性能的一种革命性技术。智能反射面由无源元件组成，能够以可调相移的方式反射入射信号。通过适当调整相移，可以改善通信性能。此外，智能反射表面可以附着在建筑物外墙，车辆或者无人机等，极大地提高通信系统的灵活性，具有传统中继无法比拟的众多优势。

发明内容

本发明的目的在于给出一种IRS辅助无线通信系统中单双向自适应切换的传输方法。本发明要解决的技术问题为：给出不同工作模式切换的准则和流程。和传统方法相比，该方法能够有效提升系统容量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能反射表面辅助的无线通信系统自适应传输方法，所述无线通信系统由一个基站、一个IRS和一个用户三部分组成。IRS具有N个反射单元，位于基站和用户之间，用于辅助通信。基站和用户都配有单天线，能够同时收发实现双向通信，在基站距离用户较远或者有障碍的情况下，只能通过中间的IRS辅助进行传输。

所述智能反射表面辅助的无线通信系统自适应传输方法可以根据瞬时信道或统计信道信息来实现。

(1)当基于瞬时信道信息实现时，对于单向传输情形，用户D处的瞬时接收信号可以表示

其中，等式右端依次代表的是期望信号和高斯噪声，其中s是BS的发射信号，P

/>

根据香农容量公式，单向传输时系统容量为

(2)对于双向传输情形，用户处的瞬时接收信号可以表示

其中，等式右端依次代表的是期望信号，自干扰和高斯噪声，其中s

根据香农容量公式，双向传输时系统容量分别为

因此，当基于瞬时信道信息实现时，具体包括以下步骤

步骤一，基站、IRS、用户三者进行协作信道估计，估计无线通信系统信道情况；

步骤二，根据信道估计情况，计算单向传输时系统容量

步骤三，根据信道估计情况，计算双向传输时系统容量

步骤四，如果C

当基于统计信道信息实现时，具体包括以下步骤

步骤一，基站、IRS、用户三者进行协作信道估计，估计无线通信系统系统信道情况；

步骤二，根据信道估计情况，计算单向传输时系统容量。首先，令

此外，参数a、b、c的值与X的矩μ

μ

其中，a＝μ

b＝μ

c＝2(μ

令

步骤三，根据信道估计情况，计算双向传输时系统容量

步骤四，如果

与现有技术相比，本发明给出不同工作模式切换的准则和流程。和传统方法相比，该方法能够有效提升系统容量。

附图说明

图1为本发明涉及的智能反射表面辅助的无线通信系统结构示意图。

图2为本发明方法基于瞬时信道信息实现时流程图。

图3为本发明方法基于统计信道信息实现时流程图。

图4为本发明涉及方法与非自适应传输方法的性能比较图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

如图1所示，一种智能反射表面辅助的无线通信系统自适应传输方法，该无线通信系统由一个基站、一个IRS和一个用户三部分组成。IRS具有N个反射单元，位于基站和用户之间，用于辅助通信。基站和用户都配有单天线，可以同时收发实现双向通信，在基站距离用户较远或者有障碍的情况下，只能通过中间的IRS辅助进行传输。

所述智能反射表面辅助的无线通信系统自适应传输方法可以根据瞬时信道或统计信道信息来实现。基于瞬时信道信息实现时，具体包括如图2所示步骤：

步骤一，基站、IRS、用户三者进行协作信道估计，估计系统信道情况；

步骤二，根据信道估计情况，计算单向传输时系统容量

步骤三，根据信道估计情况，计算双向传输时系统容量

步骤四，如果C

基于统计信道信息实现时，具体包括如图3所示步骤：

步骤一，基站、IRS、用户三者进行协作信道估计，估计系统信道情况；

步骤二，根据信道估计情况，计算单向传输时系统容量。首先，令

此外，参数a、b、c的值与X的矩μ

其中，a＝μ

b＝μ

c＝2(μ

令

步骤三，根据信道估计情况，计算双向传输时系统容量

步骤四，如果

图4给出了本发明涉及方法与非自适应传输方法的性能比较，可以看出当自干扰功率较低时，单一的双向通信好于单一的单向通信，而自干扰功率较高时，单一的单向通信好于单一的双向通信。而本发明所给出的自适应方法，兼顾了两种传输方法优势，能够实现更好的系统容量。