CN114039828A - 一种基于irs的空间反射调制的无线通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，解决了目前主流编码方式无法确定极端环境下的适应度，且带来误码率性能损失的问题。其技术方案要点是先通过天线分集技术发射信号，发射端向接收端发送通信请求，再对通信***传播条件进行判断，当符合视线传输环境条件时，发射端与接收端之间直接建立通信；当不符合时，基于IRS通信，其工作原理为：在发射端发送信号至多个IRS发射元素，由IRS控制器选择合适编码规则完成信号的编码发送，信号到达接收端后完成检错和纠错，在判断满足纠错效果时完成通信，反之要求IRS重发。本发明基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，能提高信道的通信质量，降低接收端的误码率。

Description

一种基于IRS的空间反射调制的无线通信方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术，特别涉及一种基于IRS的空间反射调制的无线通信方法。
背景技术
目前主流的基于IRS信号的编码方式，用一个反射元素的开/关状态来表征信号，基于单反射元素而设计，这种想法固然能够在硬件实现上得到简化，同时在理想情况下接收端的SNR也相对可以接受，可是在极端环境下是否合适并不明确，这样设计虽然能够简化工程实施的难度，可是这也带来了误码率(BER)性能的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，能提高信道的通信质量，降低接收端的误码率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，包括有以下步骤：
通过天线分集技术发射信号，发射端向接收端发送通信请求；
对通信***传播条件进行判断，当符合视线传输环境条件时，发射端与接收端之间直接建立通信；
当不符合视线传输环境条件处于非视距条件时，基于IRS通信，在发射端发送信号至多个IRS发射元素；
IRS控制器选择合适编码规则完成信号的编码发送，信号到达接收端后完成检错和纠错；在判断满足纠错效果时完成通信，反之要求IRS重发。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过多IRS反射元素及其整合编码，能改变单一反射元素误码率性能损失的缺陷，提出了新的自由度，拓宽了信道容量，能有效提高信道的通信质量，降低接收端的误码率。
附图说明
图1为本发明无线通信方法的流程示意图；
图2为反射元素数量为16的硬件结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
根据一个或多个实施例，公开了一种基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，如图1所示，包括有以下步骤：
通过天线分集技术发射信号，发射端向接收端发送通信请求。
对通信***传播条件进行判断，当符合视线传输环境条件时，发射端与接收端之间直接建立通信。
当不符合视线传输环境条件处于非视距条件时，基于IRS通信，在发射端发送信号至多个IRS发射元素。发射的信号在非视距(NLOS)的情况下经过IRS反射之后再到达接收机。IRS可通过高度可控和智能信号反射主动修改IRS元素之间的无线信道。
IRS控制器选择合适编码规则完成信号的编码发送，信号到达接收端后完成检错和纠错；在判断满足纠错效果时完成通信，反之要求IRS重发。
天线分集技术采用空频分组码(SFBC)，当信号到达IRS端时，由发射的信号在IRS产生相应的监督码，同信息码元共同实现编码。基于IRS的空间调制(ISM)对调制方式进行改进，采用正交频分复用技术(OFDM)，调制方式采用16QAM，经过加性高斯白噪声(AWGN)信道传输到接收端再进行解调。
由于IRS设定的位置是固定的，所以基站拥有IRS板的所有位置信息以及关于IRS反射元素的组合使用方式，IRS反射元素具有无源特性，不具备信号处理功能，基站通过使用IRS控制器来完成对于IRS的控制。多个IRS发射元素的组合方式为相邻的元素组合使用，在发射/接收天线上采用了2×1的发射分集，在实现信号编码上采用多反射元素联合编码。基站通过IRS控制器选择合适的组合按照自主选择的循环码编码规则即可生成对应的监督位码元，连同信息位码元发射到接收端，这种码元具备检错和纠错的能力，而且随着反射组合元素的增多这种能力还会得到提高。
如图2所示，为正方形的均匀平面阵列(UPA)，采用相邻的元素组合使用，假设反射元素数量为N，组合数
Figure BDA0003343362740000031
表示的信息是大于单元素的。以图2为例N＝16，那么就有C＝24种待定的表示方式，而且这种组合方式随着N的扩大优势会越加明显。
现有技术在编码上面都是基于单反射元素而设计，这种想法固然能够在硬件是实现上得到简化，同时在理想情况下接收端的SNR也相对可以接受，可是在极端环境下是否合适并不明确，而且一般此类设计都将磁场对于振幅的影响忽略，很明显这在现实生活中是不太可能实现的。本专利提出多反射元素混合编码解决了可能出现的极端环境的影响，对于不符合实际的问题通过ISM-OFDM***进行解决。
基于IRS的无线通信***，在NLOS环境下，信号从多天线发射器发出，发射机和用户之间可能存在严重阴影或阻塞而不存在直接路径。此时，IRS可以充当非放大继电器，将事件信号反射并聚焦到用户，以协助端到端的通信。基于IRS的无线通信***不仅能解决不存在直接路径问题，而且本专利关于对主流空间调制做出的改进和新的信号编码组合的构想，甚至能够解决主流假设的不合理性和进一步降低硬件实现的难度的问题。多元素信号编码同ISM-OFDM相适应，提高信道的通信质量，降低接收端的误码率(BER)。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，其特征是，包括有以下步骤：
通过天线分集技术发射信号，发射端向接收端发送通信请求；
对通信***传播条件进行判断，当符合视线传输环境条件时，发射端与接收端之间直接建立通信；
当不符合视线传输环境条件处于非视距条件时，基于IRS通信，在发射端发送信号至多个IRS发射元素；
IRS控制器选择合适编码规则完成信号的编码发送，信号到达接收端后完成检错和纠错；在判断满足纠错效果时完成通信，反之要求IRS重发。
2.根据权利要求1所述的基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，其特征是：天线分集技术采用空频分组码，当信号到达IRS端时，由发射的信号在IRS产生相应的监督码，同信息码元共同实现编码。
3.根据权利要求2所述的基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，其特征是：多个IRS发射元素的组合方式为相邻的元素组合使用，采用多反射元素联合编码。
4.根据权利要求3所述的基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，其特征是：所采用的空间调制方式为采用正交频分复用技术，调制方式采用16QAM，经过加性高斯白噪声信道传输到接收端再进行解调。
5.根据权利要求4所述的基于IRS的空间反射调制的无线通信方法，其特征是：IRS控制器选择相应发射元素组合，按照自主选择的循环码编码规则生成对应的监督位码元，连同信息位码元发射至接收端。
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