本發(fā)明專利技術(shù)公開了基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，離散相位智能超表面系統(tǒng)包括一個(gè)配置單天線的發(fā)射機(jī)、一個(gè)配備M根天線的接收機(jī)，以及一個(gè)配置N個(gè)反射元的智能超表面，其中智能超表面的每個(gè)反射元件可獨(dú)立調(diào)整其反射相位至B個(gè)離散值；主被動(dòng)信息共生傳輸方法包括：智能超表面通過索引調(diào)制和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)被動(dòng)信息傳輸；發(fā)射機(jī)通過環(huán)境自適應(yīng)的智能幅度和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)主動(dòng)信息傳輸；接收機(jī)根據(jù)接收信號(hào)，解調(diào)發(fā)射機(jī)和智能超表面的主被動(dòng)信息。本發(fā)明專利技術(shù)利用所提出的基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，可以使得在頻譜復(fù)用的情況下，避免智能超表面和現(xiàn)有通信系統(tǒng)的信息干擾，實(shí)現(xiàn)主被動(dòng)信息共生傳輸。生傳輸。生傳輸。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法
[0001]本專利技術(shù)涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法。
技術(shù)介紹
[0002]智能超表面是一項(xiàng)以低功耗形式調(diào)整無線信道幅度和相位的技術(shù)，近期已成為未來第六代無線通信研究中熱點(diǎn)問題，并受到工業(yè)屆和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。如公開號(hào)為CN110830097A的中國專利公開了一種基于反射面的主被動(dòng)互惠共生傳輸通信系統(tǒng)，包括單天線發(fā)射基站、含多個(gè)獨(dú)立可控的反射單元的智能反射面以及單天線主被動(dòng)協(xié)同接收機(jī)，智能反射面與傳感器連接；單天線發(fā)射基站和智能反射面構(gòu)成互惠共生通信系統(tǒng)發(fā)射部分，分別發(fā)射主動(dòng)信號(hào)與被動(dòng)信號(hào)；單天線協(xié)同接收機(jī)同時(shí)接收主動(dòng)信號(hào)和被動(dòng)信號(hào)，并分別解調(diào)出來自基站的主動(dòng)信息和來自與智能反射面相連的傳感器的被動(dòng)信息，其中被動(dòng)信息通過無線信道的時(shí)延長度進(jìn)行指示。如公開號(hào)為CN110278017A的中國專利公開了一種無線能量傳輸系統(tǒng)、裝置、方法及一種能量發(fā)送機(jī)、一種智能反射面和一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該方法包括：獲取信道狀態(tài)信息；根據(jù)所述信道狀態(tài)信息計(jì)算波束成型矢量和智能反射面的反射參數(shù)；根據(jù)所述波束成型矢量發(fā)送能量信號(hào)，并將所述反射參數(shù)發(fā)送至所述智能反射面，以便所述智能反射面根據(jù)所述反射參數(shù)調(diào)節(jié)反射陣列；其中，所述智能反射面包括多個(gè)所述反射陣列，所述能量發(fā)送機(jī)發(fā)送的所述能量信號(hào)直射至能量接收機(jī)、并通過所述智能反射面反射至所述能量接收機(jī)。
[0003]將智能超表面作為現(xiàn)有通信系統(tǒng)的輔助，大量工作證明它能有效增強(qiáng)通信系統(tǒng)的容量和性能。另一方面，當(dāng)智能超表面配置大量低功耗的傳感器，其需要定時(shí)上傳自身數(shù)據(jù)信息。因此智能超表面和現(xiàn)有通信系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸值得進(jìn)一步研究和關(guān)注。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0004]本專利技術(shù)的目的在于提出基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，為一種環(huán)境自適應(yīng)的智能調(diào)制傳輸方法和相應(yīng)的檢測方法，以使得在頻譜復(fù)用的情況下，避免智能超表面和現(xiàn)有通信系統(tǒng)的信息干擾，實(shí)現(xiàn)主被動(dòng)信息共生傳輸。
[0005]本專利技術(shù)所提供的技術(shù)方案為：
[0006]基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，所述離散相位智能反射表面系統(tǒng)包括一個(gè)配置單天線的發(fā)射機(jī)、一個(gè)配備M根天線的接收機(jī)，以及一個(gè)配置N個(gè)反射元的智能超表面，其中智能超表面的每個(gè)反射元件可獨(dú)立調(diào)整其反射相位至B個(gè)離散值；所述主被動(dòng)信息共生傳輸方法包括：
[0007]1)智能超表面通過索引調(diào)制和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)被動(dòng)信息傳輸；
[0008]2)發(fā)射機(jī)通過環(huán)境自適應(yīng)的智能幅度和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)主動(dòng)信息傳輸；
[0009]3)接收機(jī)根據(jù)接收信號(hào)，解調(diào)發(fā)射機(jī)的主動(dòng)信息和智能超表面的被動(dòng)信息。
[0010]所述智能超表面通過索引調(diào)制和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)被動(dòng)信息傳輸，即具體實(shí)現(xiàn)方式如下：
[0011]1)索引調(diào)制：智能超表面調(diào)整每個(gè)反射元的相位至最佳相位以最大化接收機(jī)第m根天線的信道強(qiáng)度其中所選索引天線m由log2M比特的信息決定；
[0012]2)相位調(diào)制：基于最佳相位，智能超表面進(jìn)一步對(duì)所有反射元件的相位增加一個(gè)相位值其中b∈{0，1，...，B
?
1}由log2B比特的信息決定。
[0013]所述發(fā)射機(jī)通過環(huán)境自適應(yīng)的智能幅度(amplitude modulation)和相位調(diào)制(Phase modulation)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)信息傳輸，具體的，發(fā)射機(jī)的基帶信號(hào)可表示為：
[0014][0015]其中幅度x和相位φ均包含調(diào)制信息，表示Q進(jìn)制的信號(hào)集，并且平均功率滿足E[|s|2]＝E。為避免頻譜復(fù)用情況下，智能超表面和發(fā)射機(jī)的相位信息干擾，需將φ的值限制在區(qū)域內(nèi)。
[0016]接收機(jī)根據(jù)接收信號(hào)，解調(diào)發(fā)射機(jī)和智能超表面的主被動(dòng)信息，具體實(shí)現(xiàn)方式如下：
[0017]1)首先通過判斷每根天線接收信號(hào)的功率檢測所選天線的索引m恢復(fù)log
2 M比特被動(dòng)信息，即，
[0018][0019]其中y
m
′
表示第m
′
根天線的接收信號(hào)；
[0020]2)然后，根據(jù)y
m
′
恢復(fù)發(fā)射機(jī)log
2 Q比特主動(dòng)和智能超表面log
2 B比特被動(dòng)信息；其中，假設(shè)y
m
′
的信號(hào)集形成BQ進(jìn)制APSK星座圖，通過將接收信號(hào)和最佳星座圖進(jìn)行最大似然判決，實(shí)現(xiàn)log
2 BQ比特信息的檢測。
[0021]作為優(yōu)選，發(fā)射機(jī)幅度x有且僅有2種取值x1和x2，因此BQ進(jìn)制的APSK星座圖包含2個(gè)環(huán)：內(nèi)環(huán)和外環(huán)。假設(shè)內(nèi)環(huán)和外環(huán)所包含星座點(diǎn)數(shù)分別為A1和A2，為實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)和智能超表面主被動(dòng)信息共生傳輸，其應(yīng)滿足A1∈和A1+A2＝BQ。基于此思路擴(kuò)展的更多幅度取值應(yīng)在本專利技術(shù)保護(hù)范圍內(nèi)。
[0022]所述最佳星座圖指：遍歷所有A1和A2的可行域，使得星座圖上最小歐氏距離d
min
最大的星座圖。對(duì)于給定的A1和A2，實(shí)現(xiàn)最佳星座圖，發(fā)射機(jī)的環(huán)境自適應(yīng)智能調(diào)制信號(hào)的幅度需滿足：
[0023]當(dāng)d
1，2
(R
1，2
)＞d1(R
1，2
)，d
min
＝d2(R
1，2
)，
[0024]當(dāng)d
1，2
(R
1，2
)≤d1(R
1，2
)，d
min
＝d2(R
1，3
)，
[0025]其中
[0026]d
l
(r)表示環(huán)l上點(diǎn)之間的最小歐式距離，給出如下：
[0027]d
1，2
(r)表示環(huán)1和環(huán)2上點(diǎn)之間的最小歐式距離，給出如下：(r)表示環(huán)1和環(huán)2上點(diǎn)之間的最小歐式距離，給出如下：
[0028]R(r)為圓環(huán)的半徑，給出如下：
[0029]的函數(shù)表達(dá)式如下：ω1和ω2為給定值，t1∈{0，1，...，A1?
1}，t2∈{0，1，...，A2?
1}，
[0030]R
1，2
為d1(r)和d2(r)的交點(diǎn)，給出如下：
[0031]R
1，3
為d1(r)和d
1，2
(r)的交點(diǎn)，給出如下：
[0032][0033][0034]E0是單位r對(duì)應(yīng)的能量。
[0035]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果體現(xiàn)在：
[0036](1)本專利技術(shù)通過聯(lián)合設(shè)計(jì)智能超表面和發(fā)射機(jī)的環(huán)境自適應(yīng)智能調(diào)制方式，以使得在頻譜復(fù)用的情況下，避免智能超表面和發(fā)射機(jī)的信息干擾，實(shí)現(xiàn)主被動(dòng)信息共生傳輸。
[0037](2)本專利技術(shù)通過聯(lián)合設(shè)計(jì)智能超表面和發(fā)射機(jī)信息的聯(lián)合解調(diào)方式，實(shí)現(xiàn)了智能超表面和發(fā)射機(jī)主被動(dòng)信息的同時(shí)解調(diào)。
附圖說明
[0038]圖1為實(shí)施例中發(fā)射機(jī)和智能超表面信息符號(hào)的誤符號(hào)率展示圖。<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，其特征在于，所述離散相位智能反射表面系統(tǒng)包括一個(gè)配置單天線的發(fā)射機(jī)、一個(gè)配備M根天線的接收機(jī)，以及一個(gè)配置N個(gè)反射元的智能超表面，其中智能超表面的每個(gè)反射元件可獨(dú)立調(diào)整其反射相位至B個(gè)離散值；所述主被動(dòng)信息共生傳輸方法包括：1)智能超表面通過索引調(diào)制和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)被動(dòng)信息傳輸；2)發(fā)射機(jī)通過環(huán)境自適應(yīng)的智能幅度和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)主動(dòng)信息傳輸；3)接收機(jī)根據(jù)接收信號(hào)，解調(diào)發(fā)射機(jī)的主動(dòng)信息和智能超表面的被動(dòng)信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，其特征在于，智能超表面通過索引調(diào)制和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)被動(dòng)信息傳輸，具體實(shí)現(xiàn)方式如下：1)索引調(diào)制：智能超表面調(diào)整每個(gè)反射元的相位至最佳相位以最大化接收機(jī)第m根天線的信道強(qiáng)度其中所選索引天線m由log2M比特的信息決定；2)相位調(diào)制：基于最佳相位，智能超表面進(jìn)一步對(duì)所有反射元件的相位增加一個(gè)相位值其中b∈{0，1，...，B
?
1}由log2B比特的信息決定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，其特征在于，發(fā)射機(jī)通過環(huán)境自適應(yīng)的智能幅度和相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)主動(dòng)信息傳輸，具體的，發(fā)射機(jī)的基帶信號(hào)可表示為：其中幅度x和相位φ均包含調(diào)制信息，表示Q進(jìn)制的信號(hào)集，并且平均功率滿足E[|s|2]＝E。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離散相位智能超表面系統(tǒng)的主被動(dòng)信息共生傳輸方法，其特征在于，接收機(jī)根據(jù)接收信號(hào)，解調(diào)發(fā)射機(jī)的主動(dòng)信息和智能超表面的被動(dòng)信息，具體實(shí)現(xiàn)方式如下：1)首先通過判斷每根天線接收信號(hào)的功率檢測所選天線的索引m恢復(fù)log2M比特被動(dòng)信息：其中y
m
′
表示第m
′
根天線的接收信號(hào)；2)然后根據(jù)y
m
′
恢復(fù)發(fā)射機(jī)log2Q比特主動(dòng)信息和智能超表面log2B比特被動(dòng)信息；其中，假設(shè)y
m
′
的信號(hào)集形成BQ進(jìn)制APSK星座圖，通過將接收信號(hào)和最佳星座圖進(jìn)行最大似然判決，實(shí)現(xiàn)log2BQ比特信息的檢...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鐘財(cái)軍，陶琴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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