[发明专利]基于智能反射面的无线通信传输方法及系统

说明书

本发明提供基于智能反射面的无线通信传输方法及系统，包括：获取多个目标终端的位置信息，基于所述目标终端位置信息通过低频链路进行上行信道估计，若判断目标终端与基站之间不存在直射径，则通过基站依次向附近的智能反射面发射高频参考信号，目标终端选取传输信号功率最大的智能反射面；若存在某一个智能反射面需要服务多个目标终端，则对目标终端进行分组；同组目标终端，基于目标终端相对智能反射面的位置，选择传输质量最佳的波束为本组目标终端对应的波束；基于选择的最终传输波束在基站与目标终端之间进行时分双工信号传输。本发明解决现有无线通信在遮挡情况下传输效率低、成本高的问题。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于智能反射面的无线通信传输方法及系统。

背景技术

智能反射面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)，是近年通信领域倍受关注与研究的一项关键技术。具体地，RIS是由一系列无源反射器件构成的平面阵列结构。每个反射器件均可独立地被与基站(Base Station,BS)相连的控制器调控，以改变其电磁特性，从而实现对入射电磁波的相位超前或滞后。通过联合调节每一反射器件的电磁特性，可以控制出射波束的方向，从而“突破”入射角与反射角相等的限制，根据具体需求改变电磁波的传播路径。RIS也因此被用于直射径被遮挡时的盲区覆盖，以及小区边缘的信号增强等。一个典型应用场景见图1，其中BS-终端(User Equipment,UE)的直射径被房屋遮挡，信号传输质量减弱；通过在小区周围部署RIS，可以建立BS-RIS-UE的虚拟视距(Line-of-Sight,LoS)链路，从而实现高效的通信。现有的RIS由于其无源特性，在反射信号时相较于传统的有源中继不会额外引入热噪声；此外，RIS不会引入大量的额外功率消耗；第三，RIS在高频段，例如毫米波频段，有着明显的性能优势：高频段电磁波的散射损耗较大，因而当直射径不存在时，更需要RIS建立虚拟LoS链路以辅助通信，并且工作频率提高使得RIS面积可以更小，方便实际部署。

然而由于RIS反射器件数目通常较大，因此如何设置每一反射器件对于入射电磁波的相移成为RIS应用中的难题之一。常见的实现方法是为RIS提供一个码本(例如离散傅里叶变换Discrete Fourier Transform，DFT码本)，使用时依次对码本中的所有波束进行扫描，以确定能提供最大传输速率的波束。

此外，大量的反射器件数目对信道估计存在困难，由于RIS反射器件的相移是与级联信道(BS-RIS-UE)相互耦合的，因此为了估计级联信道的信道状态信息(Channel StateInformation,CSI)，通信系统需分别估计两段信道的CSI，也即BS-RIS与RIS-UE信道。这导致CSI估计的开销与RIS器件数目成正比，无法实现高效传输。

发明内容

本发明提供一种基于智能反射面的无线通信传输方法及系统，用以解决现有无线通信在遮挡情况下传输效率低、成本高的问题，实现存在遮挡的情况下高速低成本通信。

本发明提供一种基于智能反射面的无线通信传输方法，包括：

获取多个目标终端的位置信息，基于所述目标终端位置信息通过低频链路进行上行信道估计，判断基站与目标终端之间是否存在直射径，生成判断结果；

基于所述判断结果确定目标终端与基站之间不存在直射径，则通过基站依次向附近的智能反射面发射高频参考信号，目标终端测量传输信号功率，选取传输信号功率最大时对应的智能反射面确定为最终选择智能反射面；

基于最终选择智能反射面，若存在某一个智能反射面需要服务多个目标终端，则需对这些目标终端进行分组，使智能反射面发射的波束主瓣可以覆盖同组的所有目标终端；

对于同一组目标终端，基于此组目标终端相对智能反射面的位置，在智能反射面码本中选择对应方向的波束，并依次扫描与此波束相邻的若干波束，选择传输质量最佳的波束为本组目标终端对应的波束；