[发明专利]一种联合通感云接入网中无源IRS辅助通信的方法

说明书

本发明公开了一种联合通感云接入网中无源IRS辅助通信的方法，多天线基带处理单元池BBU负责产生通信和感知信号，同时完成通信感知一体化波束赋形，通过有线前传链路传输给各多天线远程射频头RRH。每个RRH发送波束实现对其服务范围内没有被遮挡的目标的感知功能，同时服务通信用户。无源IRS主要用于辅助通信，在RRH和其服务范围内被遮挡的通信用户之间建立反射链路进行通信，扩大系统的覆盖范围。

技术领域

本发明涉及通信感知一体化技术领域，具体涉及在云接入网的背景下通过无源智能反射面的辅助能够实现通信感知一体化波束赋形，实现对其服务范围内没有被遮挡的目标的感知功能，同时服务通信用户，降低系统复杂度。

背景技术

在未来通信进入后5G和6G时代之后，将产生一系列新兴应用场景包括自动驾驶，工业自动化，虚拟现实等等，这些场景对系统提出的要求不仅限于设备之间的相互通信，同时需要设备能够对周围的环境具有一定的感知能力。通信感知一体化技术，不仅能够迎合新应用场景对设备同时需要通信和感知能力的需求，同时能够整合通信和感知系统，在保证通信质量的同时，实现一定的对目标的感知能力。云接入网(C-RAN)将无线接入的网络功能软件化为虚拟化功能，并部署于标准的云环境中，能够提升设计灵活性和计算可扩展性，提升能效和减少集成成本。智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)是由大量可重构无源元件组成的平面阵列，其中每个元件能够独立于入射信号引起一定的相移，从而协同改变反射信号传播，重构整个无线信道环境，提高无线通信性能。

发明内容

本发明的目的是通过云接入网(C-RAN)框架下无源智能反射面(Passive-IRS)辅助的通信感知一体化波形设计，完成通信感知一体化波束赋形，同时利用智能反射面技术，降低系统复杂度。

本发明的技术方案如下：

一种联合通感云接入网中无源IRS辅助通信的方法，最大化每个RRH在各自待感知区域方向上的最小波形增益，保证每个用户的接收SINR大于特定阈值，优化RRH发射信号和无源IRS反射矩阵，具体包括如下步骤：

1.1)无源IRS辅助的C-RAN下行通信感知一体化系统包含一个BBU池，L个RRH。BBU池和各个RRH之间采用有线前传链路进行信息传递，每个RRH配备由N_R根天线组成的均匀线性天线阵列(Uniform lineararray,ULA)，负责感知小区内用户信息(即负责感知一定数量的目标)，同时在I个无源IRS辅助的辅助下对K个单天线用户进行下行通信。每个无源IRS都由M个反射单元组成。BBU池已知所有信道的状态信息和目标相对于各RRH的方向。

1.2)BBU池首先产生信号其中代表发送给第l个RRH的信号，矩阵表示通信波束赋形矩阵。向量表示感知信号，向量表示发送给每个通信用户的信号。由于前传链路容量有限需要对信号进行量化压缩之后再传输给各个RRH。最终发送给所有RHH的信号集合为：

其中表示对所有RRH的量化压缩噪声集合，同时服从分布量化压缩之后的信号的协方差矩阵可以表示为：

R＝WW^H+R₀+Ω,

1.3)对于第l个RRH经过前向压缩链路接受到的压缩信号表示为

其中矩阵表示和第l个RRH的相关的选择矩阵，具体而言，该矩阵只有在(l-1)N_R+1行至lN_R行的元素为一个维度为N_R的单位矩阵，剩余所有元素都为0。

1.4)令P_R表示每个RRH的发射功率限制，可以得到第l个RRH的发射功率限制表达式