一种基于多智能反射面和中继站辅助的下行通信系统及信息传输方法

摘要

本发明公开了一种基于多智能反射面和中继站辅助的下行通信系统，该系统包括一个基站BS、两个智能反射面IRS l,l＝1,2、一个中继站R、一个远距离用户D

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于多智能反射面和中继站辅助的下行通信系统及信息传输方法。

背景技术

移动通信的快速发展、用户数量、设备的迅猛增加使得无线频谱资源越来越紧张。为提高移动通信网络的频谱效率，学者们提出了非正交多址接入技术(NOMA)。该技术可以在相同的时/频/码域等资源上将多个用户的多个信息流叠加传输，从而提高系统频谱利用率。在某些实时性要求高的应用场景，例如自动驾驶、工厂自动化、远程控制等，发射端通常发送有限长的数据包来降低传输时延。但是由于有限长数据包包长比较短，其传输可靠性比较差。

智能反射面(IRS)作为一项全新的革命性技术，可以大幅度提高数据传输的可靠性。它由大量低成本且可重新配置的无源反射元件构成，每个反射元件可对入射电磁波施加可控相移并将其反射至接收端，智能地配置无线传播环境，从而显著提高无线通信网络的性能。智能反射面将传统的通信系统被动地去适应电磁波传输环境的通信范式推进到联合调整电磁波的传输环境与通信系统的全新范式中。借助智能反射面，有限长数据包的传输可靠性可以得着显著改善。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明第一目的是公开一种基于多智能反射面和中继站辅助的下行通信系统；

第二目的是公开该下行通信系统的信息传输方法。

技术方案：本发明公开的基于多智能反射面和中继站辅助的下行通信系统，该系统包括一个基站BS、两个智能反射面IRS l,l＝1,2、一个中继站R、一个远距离用户D

一种基于多智能反射面和中继站辅助的信息传输方法，采用上述下行通信系统，包括以下步骤：

步骤1：在信号传输之前，基站BS获取两个智能反射面IRS及中继站R的位置信息，从而获得基站到智能反射面l的距离d

若d

若d

若d

令基站处的功率分配系数a＝0.6，根据信道估计过程获取的链路参数，基站计算用户D

若

若不满足

步骤2：在保证

满足

若存在满足式(1)的最优功率分配系数a

若不存在满足上述条件的最优功率分配系数a

步骤3：选用智能反射面1和2协助传输，在保证

其中

满足

若存在满足式(2)的最优功率分配系数a

步骤4：选用智能反射面1和2协助传输，以最小化和平均误块率

基站采用满足式(3)最优功率分配系数a

其中，远距离用户D

其中，

近距离用户D

其中，

进一步的，在步骤1和2中，远距离用户D

其中P

近距离用户D

其中G为放大转发系数，具体为：

进一步的，在步骤3和4中，远距离用户D

其中N

近距离用户D

其中G为放大转发系数，具体为：

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：以绿色通信为研究背景，结合了智能反射面、中继站放大转发技术和非正交多址技术，考虑到了超可靠低时延，采用乘性路损和加性路损选择最优的一个智能反射面，操作简单且有利于降低接收机的复杂度，方案保证近距离用户通信的一定可靠性的前提下，最小化远距离用户的平均误块率性能，普遍适用于不同的应用场景。

附图说明

图1为本发明系统模型图；

图2为本发明信息传输方法示意图；

图3为随着待传输的有限长数据信息比特数(B)的增大，本发明与无智能反射面辅助的NOMA系统的远距离用户平均误块率比较曲线；

图4为随着待传输的有限长数据信息比特数(B)的增大，本发明与无智能反射面辅助的NOMA系统的近距离用户平均误块率比较曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，一种基于多智能反射面和中继站辅助的下行通信系统，该系统包括一个基站BS、两个智能反射面IRS l,l＝1,2、一个中继站R、一个远距离用户D

如图2所示，上述下行通信系统的信息传输方法，包括以下步骤：

步骤1：在信号传输之前，基站BS获取两个智能反射面IRS及中继站R的位置信息，从而获得基站到智能反射面l的距离d

若d

若d

若d

令基站处的功率分配系数a＝0.6，根据信道估计过程获取的链路参数，基站计算用户D

若

若不满足

其中，远距离用户D

其中，

近距离用户D

其中，

步骤2：在保证

满足

若存在满足式(1)的最优功率分配系数a

若不存在满足上述条件的最优功率分配系数a

步骤3：选用智能反射面1和2协助传输，在保证

其中

满足

若存在满足式(2)的最优功率分配系数a

步骤4：选用智能反射面1和2协助传输，以最小化和平均误块率

基站采用满足式(3)最优功率分配系数a

在步骤1和2中，远距离用户D

其中P

近距离用户D

其中G为放大转发系数，具体为：

在步骤3和4中，远距离用户D

其中N

近距离用户D

其中G为放大转发系数，具体为：

以下是本发明实施例的平均误块率的实验结果。

仿真实验的具体条件为：独立同分布的Nakagami-m衰落信道，两个智能反射面均配置N＝60个智能反射单元,待传输的有限长数据的数据包包长b＝600bit，基站的发射功率P

如图1所示，系统包括一个基站(BS)、两个智能反射面(IRS l,l＝1,2)、一个中继站(R)、一个远距离用户D

图3和图4分别为本发明方法与无智能反射面辅助NOMA系统在不同待传输的数据比特数下的平均误块率的比较曲线。

从图3和图4可见：本发明在任意待传输的数据比特数下，用户(D