[发明专利]一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法

说明书

本发明涉及一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法，其包括建立两阶段的传输协议和信道模型；获得智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率与中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、智能超表面的两阶段的相位和无人机的位置之间的关系；优化中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、智能超表面的两阶段的相位和无人机的位置；部署智能超表面和中继，使智能超表面、中继与无人机、传感器节点之间建立视距通信链路。解决了当RIS部署在接近地面用户的位置时，RIS辅助无人机通信带来的性能提升极大受限的问题。本发明具有提升部署在接近地面用户位置的RIS辅助无人机通信性能的效果。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法。

背景技术

5G技术的发展和应用，给移动通信带来了新的愿景，同样也带来了新的挑战，比如数据流量的需求迅速增长，毫米波通信受遮挡影响严重等。特别地，对于应用于智慧城市的无人机数据采集系统来说，因城市建筑物、树木和人等对通信环境的恶劣影响，再加上无人机的移动性对通信性能的提高也是有限的，尤其是在配有毫米波通信的无人机通信场景中，障碍物遮挡带来的影响更为严重。受上述限制，无人机需要飞行在较高的高度，以保持较高的LoS(Line of Sight，视距通信)概率，而这也会带来较大的通信损耗。

最近，一项名为“RIS(Reconfigurable Intelligent Surface,智能超表面)”的技术被提出并迅速受到研究人员的关注。RIS技术以其低成本、易部署、可改变通信环境的特点，被认为是未来6G的关键技术。

一般来说，RIS是由大量无源反射元件组成的阵列平面，其中每个反射元件都可以独立可控地改变入射信号的幅度或相位。目前，已有许多研究和实例证明了智能超表面在频谱效率、通信覆盖率、可靠性等诸多方面有显著提高。因此，通过部署RIS并巧妙地设计反射，可以灵活地对信号传播环境进行重新配置，以进一步提高无人机通信的自由度，使其在直接通信链路受遮挡的时候也可保持较好的通信连接。

又因RIS辅助无人机通信时的反射链路也存在损耗，为降低损耗的影响，通常将RIS部署在发射端或接收端附近。若考虑将RIS部署在接近地面用户的位置时，由于无人机的位置是可变的，无法得到接近无人机的固定位置，则仍然面临无人机与RIS之间存在遮挡的问题，导致RIS辅助无人机通信带来的性能提升十分有限。

针对上述中的相关技术，发明人认为当RIS部署在接近地面用户的位置时，存在有RIS辅助无人机通信带来的性能提升极大受限的缺陷。

发明内容

为了提升部署在接近地面用户位置的RIS辅助无人机通信的性能，本发明提供了一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法。

第一方面，本发明提供一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法，具有提升部署在接近地面用户位置的RIS辅助无人机通信的性能的特点。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法，包括以下步骤：

基于智能超表面辅助传感器节点将数据发送至中继、无人机的阶段和基于智能超表面辅助中继解码转发数据至无人机的同时，传感器节点通过智能超表面反射信号至无人机的阶段，建立两阶段的传输协议和信道模型；

根据所述两阶段的传输协议和信道模型，建立智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率与中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、智能超表面的两阶段的相位和无人机的位置之间的关系；

使智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率达到最大值，优化中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、智能超表面的两阶段的相位和无人机的位置；