[发明专利]MIMO-IRS通信系统的离散相移量化方法

说明书

本发明公开了一种基于MIMO‑IRS通信系统的离散相移量化方法，所述方法包括：根据MIMO‑IRS的系统模型，定义出离散相移以及量化级比特之间的关系，计算出该系统在短包通信传输下的信噪比以及传输速率，根据到达过程以及服务过程的分布，计算出到达过程以及服务过程的矩母函数表达式，根据计算的两个矩母函数表达式，计算出MIMO‑IRS系统下的时延违约概率，基于对时延违约概率的分析，最终得到使时延违约概率趋于最小化的量化级比特值。应用本发明可以有效的降低通信系统中的时延，提高系统的整体性能。

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，特别是指MIMO-IRS通信系统的离散相移量化方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，城镇化水平不断提高，信息化技术发展迅速，时延要求日益严格，工业4.0即第四次工业演进是利用信息化技术促进产业变革的时代，也就是智能化时代，工业4.0驱动了新一轮工业革命，其核心特征是互联，由工业物联网(IIoT)提供支持，实现对智能工厂的控制，因此一条超可靠，高精度的通信链路对其工业化至关重要。智能反射表面(Intelligent reflecting surfaces，IRS)被认为是未来无线通信中一种有前途的技术，其也称为大型智能表面(large intelligent surface，LIS)，传统上，网络优化仅限于终端用户和网络控制器这两个端点的传输控制，无线网络的物理无线电环境通常是不可控的，由于无线电环境中的随机性，RF信号的传输在到达接收器之前可能会经历反射、衍射和散射，导致性能下降，而IRS由大量散射元件组成，可以通过改变入射信号的反射幅度以及相移的变化来主动控制信号的传输特性，有利于信号的接收，从而实现了智能无线电环境，IRS以低功耗、低实施成本、高频谱利用率以及部署的灵活性获得广大关注。同时IRS与传统放大转发中继不同，IRS是在不使用任何功率放大器的条件下放大和转发信号，而是通过适当的设计相移应用于每个反射元件，从而达到智能的控制无线电环境，提高频谱利用率，降低能源消耗，降低时延。

此外随着大量设备的接入以及大量数据的传输，对于数据传输的要求更高，以实现更快传输，MIMO技术是指能在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，采用MIMO系统可有效提高频谱效率，为支持超可靠低时延业务(Ultra-ReliableLow-Latency Communication，URLLC)场景下的通信传输。

发明内容

有鉴于此，本专利考虑使用有限块长度代码的短数据包来满足低时延传输，同时通过引入IRS辅助通信来降低时延，对超可靠低时延场景中的信息通信具有重大意义。时延违约概率作为衡量指标已在部分MIMO系统中应用，但目前基于MIMO-IRS系统中并未研究，因此引入IRS提高时延性能，降低时延违约概率对目前智能化时代具有重大意义。

本发明的目的在于提出一种基于MIMO-IRS通信系统的离散相移量化方法，可以提高通信网络中智能设备的时延性能。

基于上述目的，本发明提供MIMO-IRS通信系统的离散相移量化方法，本发明实施例提供了如下技术方案：

步骤A，根据MIMO-IRS的系统模型，定义出离散相移以及量化级比特之间的关系；

步骤B，计算出系统在短包通信下的传输速率以及信噪比；

步骤C，根据到达过程以及服务过程，确定到达过程以及服务过程的矩母函数表达式；

步骤D，根据计算出的矩母函数表达式，计算基于MIMO-IRS系统短包通信下的时延违约概率；

步骤E，基于对时延违约概率的分析，最终得到使时延违约概率趋于最小化的量化级比特值。