[发明专利]一种基于反射面的主被动互惠共生传输通信系统

权利要求书

1.一种基于反射面的主被动互惠共生传输通信系统，其特征在于，包括单天线发射基站、含多个独立可控的反射单元的智能反射面以及单天线主被动协同接收机，所述智能反射面与传感器连接；所述单天线发射基站和智能反射面构成互惠共生通信系统发射部分，分别发射主动信号与被动信号；智能反射面的每个反射单元都通过微控制器独立可控，每个反射单元调整入射信号的相位偏移，同时对入射信号进行存储再发射，从而形成可控的时延效果；所述单天线协同接收机同时接收主动信号和被动信号，并分别解调出来自基站的主动信息和来自与智能反射面相连的传感器的被动信息，其中被动信息通过无线信道的时延长度进行指示；基站直接到协同接收机的信道建模为瑞利衰落信道h_d，h_d～CN(0,1)；由于基站到智能反射面的信道G往往存在视距(LOS)路径，因此将的每个元素建模为莱斯信道，即：

其中，K₁是莱斯因子，和分别为视距路径分量和非视距NLoS路径分量，的每个元素的能量为1，的元素相互独立，且均服从CN(0,1)；智能反射面到协同接收机之间的信道建模为瑞利信道，h_r的每个元素都服从CN(0,1)；

基站发射功率归一化为1，x′是基站发送的数据，x′的每个元素均服从CN(0,1)，所以，基站发射的信号表示为：

x(n)＝x′(n)

接收端接收到的信号为

其中，k表示智能反射面引入的时延，表示智能反射面的对角相移矩阵，θ_m∈[0,2π)表示第m个反射单元的相移角度，ω～CN(0,σ²)表示功率为σ²的加性高斯白噪声；

基站以单载波发送主动信号，保护序列“GI seq”选用ZC序列，其序列长度设为32，“Data”字段的长度设为224，因此接收端FFT/IFFT变换的点数是256，即一个发送符号的长度是256，一个帧包括一个或者多个发送符号；智能反射面的每个反射单元根据信道信息对入射信号进行特定的相移，相移系数的选择原则是使得所有经过反射单元处理的反射信号能够在协同接收机处同相叠加，以最大化接收增益；根据待传输的被动信息，智能反射面的每个反射单元对入射的帧信号引入相同的特定时延，即如果被动信息是“1”，则对帧信号延时22个采样间隔，如果被动信息是“0”，则不引入时延；

协作接收机首先采用本地存储的32位ZC序列与接收信号进行相关运算，运算结果为

其中，N_d为ZC序列长度32，GIseq为ZC序列；当XC(n)超过设定的门限值时，则认为检测到了有效的多径信号；假定由无线信道自身带来的最大时延小于22个采样间隔；由于最大的多径时延受智能反射面控制，因此，先检测接收的混叠信号的最大多径时延，若该值不小于22个采样间隔，则解调出被动信息“1”，若该值小于22个采样间隔，说明智能反射面没有对入射信号引入时延，解调出被动信息“0”；

接下来解调主动信号，由于存在多径信号，因此采用频域均衡来解调主动信号，以降低接收算法复杂度；丢弃接收信号最开始的32个采样信号，然后将剩余信号切分成若干个长度为256的符号；将每个长度为256的信号进行FFT变换，利用频域信道信息进行均衡，得到均衡后的信号

X_re(k)＝Y(k)/H(k)

其中，Y(k)表示y(n)的FFT变换，k＝0,1,…255,H(k)表示频域的第k个子信道；假设系统已知所有的信道系数，频域信道H可以通过对时域信道进行FFT变换得到；

再对X_re进行IFFT变换即恢复出发送信号x，将x中的保护序列“GI seq”丢弃即得到主动发送的数据“Data”；分别完成了主被动信号的解调。