CN115242286A - 一种基于智能反射面的无线传输方法及系统 - Google Patents

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CN115242286A CN202211147106.5A CN202211147106A CN115242286A CN 115242286 A CN115242286 A CN 115242286A CN 202211147106 A CN202211147106 A CN 202211147106A CN 115242286 A CN115242286 A CN 115242286A
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Abstract

本发明公开了一种基于智能反射面的无线传输方法，该方法包括：获取终端节点的上行信道信息；根据上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵；根据接收系数向量配置集中节点，根据智能反射面相位矩阵配置智能反射面；接收由终端节点到集中节点的直达信道的传输信号，和由终端节点通过具有所述智能反射面到集中节点的反射信道的传输信号。由此，能够通过不同智能反射面改善不同终端的信号传输，同时通过接收端使用多天线增强接收性能，从而解决终端发射功率不足、信道环境差造成的传输质量下降的问题。

Description

一种基于智能反射面的无线传输方法及系统
技术领域
本发明涉及无线传输技术领域，尤其涉及一种基于智能反射面的无线传输方法及系统。
背景技术
在物联网、边缘计算、边缘存储等业务场景典型的应用中，通常存在大量的终端，例如，传感器、分布式计算节点、分布式内容节点等。这些终端通常是具有体积小、结构简单、功耗与处理能力较低、数量众多的特点，并且其所部署的位置与环境常常不利于无线信号传输，例如，室内、地下室、密集建筑区、工厂区等。大量低性能终端处于较差的无线传播环境，严重制约了有效实现无线通信与计算融合应用的性能及发展。从无线传输的角度，当终端无法有效地将数据直接发送到网络，则可以采用中间转发节点，该中间转发节点与终端、网络接入点之间都具有良好的传播环境，因此能够有效地为处于不良传播环境的终端转发无线信号数据。当前业界提出了多种转发节点的方案，对于仅转发数据的节点，理想的方案应是同时考虑性能与能耗。随着智能可重配智能反射面技术的发展，利用无源的可重配智能反射面作为转发节点，是一种极具性能和能耗潜力的技术方向。
由此，利用无线信号的广播特性，叠加多个无线信号完成聚合运算，是当前无线通信与计算融合的重要场景。当多个终端同时向网络侧发送信号时，在接受点可以获得等价于求和运算的接收信号。然而，不同的终端所处的信道环境差异较大，系统性能受制于其中最差的信道环境。受限于终端的供电与处理能力，终端侧无法进行复杂的发射信号处理。即使通过智能反射面改善较差的信道环境，当终端数较多、分布较分散时，单个智能反射面无法提供足够的性能改善。另一方面，如果终端侧具有信道信息，可以通过发射信号预处理改善系统性能，然而获取信道信息需要终端进行信道测量，或者由网络侧反馈信道信息，将导致终端运算量增加、或者空口资源消耗，导致终端能耗增加，或者传输时延增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于智能反射面的无线传输方法及系统，能够通过不同智能反射面改善不同终端的信号传输，同时通过接收端使用多天线增强接收性能，从而解决终端发射功率不足、信道环境差造成的传输质量下降的问题。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开一种基于智能反射面的无线传输方法，所述方法包括：获取终端节点的上行信道信息；根据所述上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵；根据所述接收系数向量配置集中节点，根据所述智能反射面相位矩阵配置智能反射面；接收由所述终端节点到集中节点的直达信道的传输信号，和由所述终端节点通过具有所述智能反射面到集中节点的反射信道的传输信号。
在一些实施方式中，所述终端节点包括多个终端设备，获取终端节点的上行信道信息，包括：获取多个终端设备发送的导频序列信息；所述导频序列信息分别通过直接路径和反射路径到达集中节点；集中节点根据上行训练结果分别对所述直达信道和所述反射信道进行信道估计确定终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息。
在一些实施方式中，所述根据所述上行信道信息计算接收系数向量，包括：将所述终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息代入到下式生成终端节点到集中节点的等效信道信息：
Figure 654734DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 199110DEST_PATH_IMAGE002
为等效信道信息,
Figure 224704DEST_PATH_IMAGE003
为智能反射面到集中节点的信道信息、
Figure 521824DEST_PATH_IMAGE004
为初始化的智能反射面相位矩阵、
Figure 479065DEST_PATH_IMAGE005
为终端设备到智能发射面的反射信道信息、
Figure 743693DEST_PATH_IMAGE006
为智能反射面到集中节点的信道信息；
将所述等效信道信息代入到下式生成接收系数向量：
Figure 340022DEST_PATH_IMAGE007
其中，c为接收系数向量，P为终端设备的最大传输功率值、
Figure 22807DEST_PATH_IMAGE008
为维度为
Figure 646556DEST_PATH_IMAGE009
的单位阵、
Figure 162594DEST_PATH_IMAGE010
为噪声功率、H为代表共轭转置的矩阵符号。
在一些实施方式中，通过所述接收系数向量生成智能反射面相位矩阵，包括：将所述接收系数代入到下式，生成智能反射面相位矩阵：
Figure 280723DEST_PATH_IMAGE011
其中,
Figure 4965DEST_PATH_IMAGE012
；
e为自然常数、
Figure 301080DEST_PATH_IMAGE013
为矩阵
Figure 71458DEST_PATH_IMAGE014
的最大特征值、
Figure 993278DEST_PATH_IMAGE015
为第
Figure 416036DEST_PATH_IMAGE016
次中更新的第
Figure 647166DEST_PATH_IMAGE017
个终端设备对应的智能反射面的相位、
Figure 389994DEST_PATH_IMAGE018
中j为虚部单位，
Figure 866237DEST_PATH_IMAGE019
表示为复数
Figure 643701DEST_PATH_IMAGE020
的相位、
Figure 311311DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 541435DEST_PATH_IMAGE022
表示取对角操作、
Figure 818439DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 450409DEST_PATH_IMAGE023
。
在一些实施方式中，方法还包括：所述终端节点为多个时，每一终端节点内的终端设备通过时分方式执行传输信号的发送。
根据本发明的第二个方面，公开了一种基于智能反射面的无线传输系统，所述系统包括：终端节点；计算模块，用于获取终端节点的上行信道信息，根据所述上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵；根据所述接收系数向量配置的集中节点；根据所述智能反射面相位矩阵配置的智能反射面；其中，所述集中节点接收由所述终端节点到集中节点的直达信道的传输信号，和由所述终端节点通过具有所述智能反射面到集中节点的反射信道的传输信号。
在一些实施方式中，所述终端节点包括多个终端设备，所述计算模块包括：获取多个终端设备发送的导频序列信息；所述导频序列信息分别通过直接路径和反射路径到达集中节点；集中节点根据上行训练结果分别对所述直达信道和所述反射信道进行信道估计确定终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息。
在一些实施方式中，计算模块还包括：将所述终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息代入到下式生成终端节点到集中节点的等效信道信息：
Figure 288921DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 271921DEST_PATH_IMAGE002
为等效信道信息,
Figure 355545DEST_PATH_IMAGE003
为智能反射面到集中节点的信道信息、
Figure 825710DEST_PATH_IMAGE004
为初始化的智能反射面相位矩阵、
Figure 320276DEST_PATH_IMAGE005
为终端设备到智能发射面的反射信道信息、
Figure 278655DEST_PATH_IMAGE006
为智能反射面到集中节点的信道信息；
将所述等效信道信息代入到下式生成接收系数向量：
Figure 415238DEST_PATH_IMAGE007
其中，c为接收系数向量，P为终端设备的最大传输功率值、
Figure 739909DEST_PATH_IMAGE008
为维度为
Figure 936535DEST_PATH_IMAGE009
的单位阵、
Figure 379280DEST_PATH_IMAGE010
为噪声功率、H为代表共轭转置的矩阵符号。
在一些实施方式中，计算模块还包括：
将所述接收系数代入到下式，生成智能反射面相位矩阵：
Figure 53975DEST_PATH_IMAGE011
其中,
Figure 498732DEST_PATH_IMAGE012
；
e为自然常数、
Figure 348482DEST_PATH_IMAGE013
为矩阵
Figure 544103DEST_PATH_IMAGE014
的最大特征值、
Figure 740598DEST_PATH_IMAGE015
为第
Figure 321752DEST_PATH_IMAGE016
次中更新的第
Figure 70965DEST_PATH_IMAGE017
个终端设备对应的智能反射面的相位、
Figure 737570DEST_PATH_IMAGE018
中j为虚部单位，
Figure 737756DEST_PATH_IMAGE019
表示为复数
Figure 173417DEST_PATH_IMAGE020
的相位、
Figure 305583DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 708751DEST_PATH_IMAGE022
表示取对角操作、
Figure 528940DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 301330DEST_PATH_IMAGE023
。
在一些实施方式中，所述终端节点为多个时，每一终端节点内的终端设备通过时分方式执行传输信号的发送。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
实施本发明能够针对接收海量终端叠加信号完成聚合计算的场景，通过不同智能反射面改善不同终端的信号传输，同时通过接收端使用多天线增强接收性能，从而解决终端发射功率不足、信道环境差造成的传输质量下降的问题。另一方面，在终端侧无需获取信道信息，也不需要对发射信号做复杂处理，从而降低了终端处理复杂度和功耗，以及降低了处理时延。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种基于智能反射面的无线传输的方法流程示意图；
图2为本发明实施例公开的一种与两种现有对比方案和本实施例的方案随着信噪比的均方误差性能变化图；
图3为本发明实施例公开的又一种基于智能反射面的无线传输的流程示意图；
图4为本发明实施例公开的一种基于智能反射面的无线传输系统的具体实现场景图。
具体实施方式
为了更好地理解和实施，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
本发明实施例公开了一种基于智能反射面的无线传输方法及系统，能够针对接收海量终端叠加信号完成聚合计算的场景，通过不同智能反射面改善不同终端的信号传输，同时通过接收端使用多天线增强接收性能，从而解决终端发射功率不足、信道环境差造成的传输质量下降的问题。另一方面，在终端侧无需获取信道信息，也不需要对发射信号做复杂处理，从而降低了终端处理复杂度和功耗，以及降低了处理时延。
请参阅图1，图1为本发明实施例公开的一种基于智能反射面的无线传输方法的流程示意图。其中，该基于智能反射面的无线传输方法可以应用在联邦学习(FederatedLearning，FL)系统，对于此方法的应用该本发明实施例不做限制。如图1所示，该基于智能反射面的无线传输方法可以包括以下操作：
101、获取终端节点的上行信道信息。
首先，先获取终端节点的信道信息，在本实施例中，以获取上行的信道信息为例进行阐述，对于下行信道的无线传输方式可以推导为本实施例的逆过程，也属于本发明的保护范围。具体实现为：在终端节点中包括有多个终端设备，在接收到获取上行信道信息的指令后，每个终端设备就会响应于该指令，发送其对应的导频序列信息，该导频序列信息分别通过直接路径和反射路径到达集中节点。
对于直接路径和反射路径具体指代为：直接路径是指由终端节点与集中节点直接连接的路径，该集中节点可以实现为一种集中处理的节点；反射路径是指由终端节点经过智能反射面处理后，再与集中节点连接的路径。
当该导频序列信息到达集中节点后，由集中节点根据上行训练结果分别对直达信道和反射信道进行信道估计，该上行训练结果为每一次接收到上行信息后进行自主训练学习的结果。其中，直达信道即与直接路径对应的信道路径，反射信道即与反射路径对应的信道路径，根据对直达信道和反射信道依据上行训练结果进行信道估计后，就能够确定出终端节点到集中节点的直达信道信息
Figure 430829DEST_PATH_IMAGE024
、终端节点到智能反射面的反射信道信息
Figure 540868DEST_PATH_IMAGE025
和智能反射面到集中节点的信道信息
Figure 384321DEST_PATH_IMAGE026
。
102、根据上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵。
具体实现为：将终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息代入到下式生成终端节点到集中节点的等效信道信息：
Figure 794574DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 563815DEST_PATH_IMAGE002
为等效信道信息,
Figure 426729DEST_PATH_IMAGE003
为智能反射面到集中节点的信道信息、
Figure 342382DEST_PATH_IMAGE004
为初始化的智能反射面相位矩阵、
Figure 590830DEST_PATH_IMAGE005
为终端设备到智能发射面的反射信道信息、
Figure 812864DEST_PATH_IMAGE006
为智能反射面到集中节点的信道信息；
将等效信道信息代入到下式，生成接收系数向量：
Figure 913806DEST_PATH_IMAGE007
其中，c为接收系数向量，P为终端设备的最大传输功率值、
Figure 613909DEST_PATH_IMAGE008
为维度为
Figure 982442DEST_PATH_IMAGE009
的单位阵、
Figure 375378DEST_PATH_IMAGE010
为噪声功率、H为代表共轭转置的矩阵符号。
进一步地，对于该公式的由来，具体包括为：
以循环迭代思想进行求解，首先，初始化系统参数，按照均匀分布随机产生多个智能反射面初始相位矩阵；固定智能反射面相位矩阵
Figure 695107DEST_PATH_IMAGE027
，优化接收端集中节点的接收系数向量
Figure 198901DEST_PATH_IMAGE028
。针对接收端接收系数向量
Figure 156361DEST_PATH_IMAGE028
的最小化均方误差问题写为下式：
Figure 720198DEST_PATH_IMAGE029
(1)
其中，
Figure 795732DEST_PATH_IMAGE030
表示最大传输功率，
Figure 837638DEST_PATH_IMAGE031
表示维度（数量）为
Figure 180763DEST_PATH_IMAGE032
的单位阵，Nt为基站，进一步表示为集中节点的接收天线，
Figure 649922DEST_PATH_IMAGE033
表示设备
Figure 774322DEST_PATH_IMAGE034
到接收端的等效信道，
Figure 541289DEST_PATH_IMAGE035
是噪声功率。
对式(1)所示的问题关于
Figure 240386DEST_PATH_IMAGE028
求导，令其导数为零，进而得到接收端接收系数向量
Figure 880446DEST_PATH_IMAGE028
的表达式为：
Figure 163529DEST_PATH_IMAGE036
(2)
由于式(1)关于接收端接收系数向量
Figure 281657DEST_PATH_IMAGE028
是凸向的，所以通过对
Figure 97910DEST_PATH_IMAGE028
求导并令其导数为零可以得到均方误差最小原则下最优的接收端接收系数向量
Figure 174451DEST_PATH_IMAGE028
。
之后，将接收系数代入到下式，生成智能反射面相位矩阵：
Figure 679250DEST_PATH_IMAGE011
其中,
Figure 617382DEST_PATH_IMAGE012
；
e为自然常数、
Figure 540338DEST_PATH_IMAGE013
为矩阵
Figure 771468DEST_PATH_IMAGE014
的最大特征值、
Figure 779876DEST_PATH_IMAGE015
为第
Figure 259048DEST_PATH_IMAGE016
次中更新的第
Figure 36511DEST_PATH_IMAGE017
个终端设备对应的智能反射面的相位
Figure 704122DEST_PATH_IMAGE018
中j为虚部单位，
Figure 934246DEST_PATH_IMAGE019
表示为复数
Figure 214180DEST_PATH_IMAGE020
的相位、
Figure 846150DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 573410DEST_PATH_IMAGE022
表示取对角操作、
Figure 556409DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 138569DEST_PATH_IMAGE023
。
进一步地，对于该公式的由来具体包括：
在获得本次迭代的最优的接收系数向量
Figure 625045DEST_PATH_IMAGE028
后，固定接收系数向量
Figure 135923DEST_PATH_IMAGE028
，优化多个智能反射面的相位矩阵
Figure 340640DEST_PATH_IMAGE037
。针对多个智能反射面初始相位矩阵的最小化均方误差问题写为下式：
Figure 195332DEST_PATH_IMAGE038
Figure 543837DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 740463DEST_PATH_IMAGE040
表示第
Figure 416164DEST_PATH_IMAGE034
个智能反射面的反射系数，
Figure 356438DEST_PATH_IMAGE041
是
Figure 568239DEST_PATH_IMAGE040
的第
Figure 404608DEST_PATH_IMAGE034
个元素，
Figure 567605DEST_PATH_IMAGE042
表示取对角操作，
Figure 45991DEST_PATH_IMAGE043
表示复数的实部。将(3)式拆分为
Figure 109369DEST_PATH_IMAGE044
个独立的子问题的和，其中每个子问题仅与一个智能反射面相关，并具有如下形式:
Figure 647797DEST_PATH_IMAGE045
Figure 32511DEST_PATH_IMAGE046
通过泰勒展开，将(4)转化为如下问题：
Figure 314588DEST_PATH_IMAGE047
Figure 500981DEST_PATH_IMAGE048
其中，
Figure 928420DEST_PATH_IMAGE049
是矩阵
Figure 816742DEST_PATH_IMAGE050
的最大特征值，
Figure 390592DEST_PATH_IMAGE051
表示上次迭代(第
Figure 415180DEST_PATH_IMAGE052
次)中更新的第
Figure 279100DEST_PATH_IMAGE053
个智能反射面的相位。利用
Figure 389138DEST_PATH_IMAGE054
和
Figure 763750DEST_PATH_IMAGE055
求解式(5), 得到最优的智能反射面相位
Figure 908423DEST_PATH_IMAGE056
表达式如下：
Figure 208824DEST_PATH_IMAGE057
其中,
Figure 71737DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure 715952DEST_PATH_IMAGE059
是取一个复数的相位，e表示自然常数。
之后，更新迭代次数，重复计算步骤(2)与(6)，直至收敛，就可获得优化后的计算接收系数向量
Figure 229979DEST_PATH_IMAGE028
与反射面相位矩阵
Figure 452013DEST_PATH_IMAGE060
。
103、根据接收系数向量配置集中节点，根据智能反射面相位矩阵配置智能反射面。
之后，将所获得的智能反射面相位矩阵Θk，∀k∈{1,2,⋯,K}配置 K个反射面，以及接收系数向量c配置集中节点的多天线接收机。
104、接收由终端节点到集中节点的直达信道的传输信号，和由终端节点通过具有智能反射面到集中节点的反射信道的传输信号。
在具体应用中，终端节点中的终端设备以恒定功率发送传输信号，经过相应的直接路径和智能反射面反射路径到达集中节点，集中节点以多天线接收机完成信号接收。
在其他实施方式中，在实际应用时，会根据不同的地理位置产生多个终端节点，每个终端节点会存在各个终端设备相近，因此每个终端节点需要由一个智能反射面服务，不同的终端节点就由不同的智能反射面服务，因此，如果存在有多个终端节点即多个终端分组时，则每个终端节点内的终端设备设置为以时分的方式执行传输信号的发送，即在每个时隙内，每组终端节点仅有一个终端设备进行相应的信号发送，这时，多个终端节点的用户信号就可以同时发送产生叠加。
作为一种比较例，本实施例与两种现有技术的对比方案进行了对比，如图2所示，为两种现有对比方案和本实施例的方案随着信噪比的均方误差性能变化图，将参数设置为：接收端配置4根天线，设置8个智能反射面用以辅助模型聚合，其中每个智能反射面都有120个反射元件。
对比方案1：无智能反射面辅助的低开销低延时空中计算系统设计方案；
对比方案2：无智能反射面辅助的高精度空中计算系统设计方案。
可见，本实施例的方案随着信噪比的均方误差性能变化远远低于对比方案1和对比方案2，可见，接收端使用的多天线增强了接收性能，从而大大的改善终端发射功率不足、信道环境差造成的传输质量下降的问题。
请参阅图3，图3为本发明实施例公开的一种基于智能反射面的无线传输系统示意图。如图3所示，该基于智能反射面的无线传输系统可以包括：
多个终端节点1、计算模块2、智能反射面3和集中节点4。其中，计算模块2用于获取终端节点的上行信道信息，根据上行信道信息计算接收系数向量，通过接收系数向量生成智能反射面相位矩阵。其中，每个终端节点仅通过对应的唯一反射面进行信号传输。
具体地，如图4所示，为应用本基于智能反射面的无线传输系统的一种具体实现场景图，在终端节点中包括有多个终端设备，在接收到获取上行信道信息的指令后，每个终端设备就会响应于该指令，发送其对应的导频序列信息，该导频序列信息分别通过直接路径和反射路径到达集中节点。
对于直接路径和反射路径具体指代为：直接路径是指由终端节点与集中节点直接连接的路径，该集中节点可以实现为一种集中处理的节点；反射路径是指由终端节点经过智能反射面处理后，再与集中节点连接的路径。
当该导频序列信息到达集中节点后，由集中节点根据上行训练结果分别对直达信道和反射信道进行信道估计，该上行训练结果为每一次接收到上行信息后进行自主训练学习的结果。其中，直达信道即与直接路径对应的信道路径，反射信道即与反射路径对应的信道路径，根据对直达信道和反射信道依据上行训练结果进行信道估计后，就能够确定出终端节点到集中节点的直达信道信息
Figure 287376DEST_PATH_IMAGE024
、终端节点到智能反射面的反射信道信息
Figure 987478DEST_PATH_IMAGE025
和智能反射面到集中节点的信道信息
Figure 356012DEST_PATH_IMAGE026
。
之后，再由计算模块2将终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息代入到下式生成终端节点到集中节点的等效信道信息：
Figure 483368DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 86255DEST_PATH_IMAGE002
为等效信道信息、
Figure 590048DEST_PATH_IMAGE003
为智能反射面到集中节点的信道信息、
Figure 813088DEST_PATH_IMAGE004
为初始化的智能反射面相位矩阵、
Figure 376925DEST_PATH_IMAGE005
为终端设备到智能发射面的反射信道信息、
Figure 921301DEST_PATH_IMAGE006
为智能反射面到集中节点的信道信息；
将等效信道信息代入到下式，生成接收系数向量：
Figure 228785DEST_PATH_IMAGE007
其中，c为接收系数向量，P为终端设备的最大传输功率值、
Figure 306332DEST_PATH_IMAGE008
为维度为
Figure 523293DEST_PATH_IMAGE009
的单位阵、
Figure 69812DEST_PATH_IMAGE010
为噪声功率、H为代表共轭转置的矩阵符号。
进一步地，对于该公式的由来，具体可以参考上述方法的描述，在此不进行赘述。
之后，将接收系数代入到下式，生成智能反射面相位矩阵：
Figure 164676DEST_PATH_IMAGE011
其中,
Figure 847461DEST_PATH_IMAGE012
；
e为自然常数、
Figure 503832DEST_PATH_IMAGE013
为矩阵
Figure 537648DEST_PATH_IMAGE014
的最大特征值、
Figure 170623DEST_PATH_IMAGE015
为第
Figure 239073DEST_PATH_IMAGE016
次中更新的第
Figure 69276DEST_PATH_IMAGE017
个终端设备对应的智能反射面的相位、
Figure 324808DEST_PATH_IMAGE018
中j为虚部单位，
Figure 761474DEST_PATH_IMAGE019
表示为复数
Figure 169584DEST_PATH_IMAGE020
的相位、
Figure 417026DEST_PATH_IMAGE021
为
Figure 409121DEST_PATH_IMAGE022
表示取对角操作、
Figure 400211DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 925477DEST_PATH_IMAGE023
。
进一步地，对于该公式的由来，具体可以参考上述方法的描述，在此不进行赘述。
此后，就根据接收系数向量配置的集中节点，根据智能反射面相位矩阵配置的智能反射面。其中，集中节点接收由终端节点到集中节点的直达信道的传输信号，和由终端节点通过具有智能反射面到集中节点的反射信道的传输信号。
在具体应用中，终端节点中的终端设备以恒定功率发送传输信号，经过相应的直接路径和智能反射面反射路径到达集中节点，集中节点以多天线接收机完成信号接收。
在其他实施方式中，在实际应用时，会根据不同的地理位置产生多个终端节点，每个终端节点会存在各个终端设备相近，因此每个终端节点需要由一个智能反射面服务，不同的终端节点就由不同的智能反射面服务，因此，如果存在有多个终端节点即多个终端分组时，则每个终端节点内的终端设备设置为以时分的方式执行传输信号的发送，即在每个时隙内，每组终端节点仅有一个终端设备进行相应的信号发送，这时，多个终端节点的用户信号就可以同时发送产生叠加。
本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行所描述的基于智能反射面的无线传输方法。
本发明实施例公开了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，且该计算机程序可操作来使计算机执行所描述的基于智能反射面的无线传输方法。
以上所描述的实施例仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存储器（Random Access Memory，RAM）、可编程只读存储器（Programmable Read-only Memory，PROM）、可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM）、一次可编程只读存储器（One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM）、电子抹除式可复写只读存储器（Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）、只读光盘（CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM）或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种基于智能反射面的无线传输方法及系统所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于智能反射面的无线传输方法，其特征在于，所述方法包括：
获取终端节点的上行信道信息；
根据所述上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵；
根据所述接收系数向量配置集中节点，根据所述智能反射面相位矩阵配置智能反射面；
接收由所述终端节点到集中节点的直达信道的传输信号，和由所述终端节点通过具有所述智能反射面到集中节点的反射信道的传输信号。
2.根据权利要求1所述的基于智能反射面的无线传输方法，所述终端节点包括多个终端设备，其特征在于，获取终端节点的上行信道信息，包括：
获取多个终端设备发送的导频序列信息；
所述导频序列信息分别通过直接路径和反射路径到达集中节点；
集中节点根据上行训练结果分别对所述直达信道和所述反射信道进行信道估计确定终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息。
3.根据权利要求2所述的基于智能反射面的无线传输方法，其特征在于，根据所述上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵，其中，根据所述上行信道信息计算接收系数向量，包括：
将所述终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息代入到下式生成终端节点到集中节点的等效信道信息：
Figure 42126DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 146217DEST_PATH_IMAGE002
为等效信道信息，
Figure 863637DEST_PATH_IMAGE003
为智能反射面到集中节点的信道信息、
Figure 947262DEST_PATH_IMAGE005
为初始化的智能反射面相位矩阵、
Figure 699317DEST_PATH_IMAGE006
为终端设备到智能发射面的反射信道信息、
Figure 708731DEST_PATH_IMAGE007
为智能反射面到集中节点的信道信息；
将所述等效信道信息代入到下式生成接收系数向量：
Figure 179026DEST_PATH_IMAGE008
其中，c为接收系数向量，P为终端设备的最大传输功率值、
Figure 69272DEST_PATH_IMAGE009
为维度为
Figure 675833DEST_PATH_IMAGE010
的单位阵、
Figure 856148DEST_PATH_IMAGE011
为噪声功率、H为代表共轭转置的矩阵符号。
4.根据权利要求3所述的基于智能反射面的无线传输方法，其特征在于，根据所述上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵，其中，智能反射面相位矩阵包括：
将所述接收系数代入到下式，生成智能反射面相位矩阵：
Figure 548160DEST_PATH_IMAGE012
其中,
Figure 973588DEST_PATH_IMAGE013
；
e为自然常数、
Figure 434656DEST_PATH_IMAGE014
为矩阵
Figure 51451DEST_PATH_IMAGE015
的最大特征值、
Figure 230760DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure 191369DEST_PATH_IMAGE017
次中更新的第
Figure 772523DEST_PATH_IMAGE018
个终端设备对应的智能反射面的相位、
Figure 294640DEST_PATH_IMAGE019
中j为虚部单位，
Figure 961245DEST_PATH_IMAGE020
表示为复数
Figure 728475DEST_PATH_IMAGE021
的相位、
Figure 164135DEST_PATH_IMAGE022
为
Figure 263678DEST_PATH_IMAGE023
表示取对角操作、
Figure 11055DEST_PATH_IMAGE024
为
Figure DEST_PATH_IMAGE025
。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于智能反射面的无线传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述终端节点为多个时，每一终端节点内的终端设备通过时分方式执行传输信号的发送。
6.一种基于智能反射面的无线传输系统，其特征在于，所述系统包括：
终端节点；
计算模块，用于获取终端节点的上行信道信息，根据所述上行信道信息计算接收系数向量和智能反射面相位矩阵；
根据所述接收系数向量配置的集中节点；
根据所述智能反射面相位矩阵配置的智能反射面；
其中，所述集中节点接收由所述终端节点到集中节点的直达信道的传输信号，和由所述终端节点通过具有所述智能反射面到集中节点的反射信道的传输信号。
7.根据权利要求6所述的基于智能反射面的无线传输系统，所述终端节点包括多个终端设备，其特征在于，所述计算模块包括：
获取多个终端设备发送的导频序列信息；
所述导频序列信息分别通过直接路径和反射路径到达集中节点；
集中节点根据上行训练结果分别对所述直达信道和所述反射信道进行信道估计确定终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息。
8.根据权利要求7所述的基于智能反射面的无线传输系统，其特征在于，所述计算模块还包括：
将所述终端节点到集中节点的直达信道信息、终端节点到智能反射面的反射信道信息和智能反射面到集中节点的信道信息代入到下式生成终端节点到集中节点的等效信道信息：
Figure 534307DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 214687DEST_PATH_IMAGE026
为等效信道信息、
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为智能反射面到集中节点的信道信息、
Figure 642388DEST_PATH_IMAGE005
为初始化的智能反射面相位矩阵、
Figure 18006DEST_PATH_IMAGE028
为终端设备到智能发射面的反射信道信息、
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为智能反射面到集中节点的信道信息；
将所述等效信道信息代入到下式生成接收系数向量：
Figure 452005DEST_PATH_IMAGE008
其中，c为接收系数向量，P为终端设备的最大传输功率值、
Figure 862258DEST_PATH_IMAGE030
为维度为
Figure DEST_PATH_IMAGE031
的单位阵、
Figure 100341DEST_PATH_IMAGE032
为噪声功率、H为代表共轭转置的矩阵符号。
9.根据权利要求8所述的基于智能反射面的无线传输系统，其特征在于，所述计算模块还包括：
将所述接收系数代入到下式，生成智能反射面相位矩阵：
Figure 979567DEST_PATH_IMAGE012
其中,
Figure 141558DEST_PATH_IMAGE013
；
e为自然常数、
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为矩阵
Figure 593268DEST_PATH_IMAGE015
的最大特征值、
Figure 568964DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure 919174DEST_PATH_IMAGE034
次中更新的第
Figure DEST_PATH_IMAGE035
个终端设备对应的智能反射面的相位、
Figure 337385DEST_PATH_IMAGE036
中j为虚部单位，
Figure 207384DEST_PATH_IMAGE037
表示为复数
Figure DEST_PATH_IMAGE038
的相位、
Figure 662636DEST_PATH_IMAGE039
为
Figure 247944DEST_PATH_IMAGE023
表示取对角操作、
Figure 751738DEST_PATH_IMAGE040
为
Figure 240357DEST_PATH_IMAGE025
。
10.根据权利要求6-9任一项所述的基于智能反射面的无线传输系统，其特征在于，所述终端节点为多个时，每一终端节点内的终端设备通过时分方式执行传输信号的发送。
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