本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無csi依賴性的多跳ris信號覆蓋方法。

背景技術(shù)：

1、智能反射面(reconfigurable?intelligent?surface,ris)是6g候選新技術(shù)之一。它是一種具有可編程電磁特性的人工電磁表面結(jié)構(gòu)，通常由大量精心設(shè)計的電磁單元排列而成，可以通過對表面上的每一個電磁單元的狀態(tài)控制，形成幅度、相位、極化和頻率等參數(shù)可控制的電磁場，從而實現(xiàn)對空間電磁波進行主動地調(diào)控。它革命性地改變了傳統(tǒng)通信中無線環(huán)境不可被改變的困境。

2、以信號發(fā)射源為基站，信號接收源為用戶端為例，多跳ris輔助通信的基本場景如圖1所示。在現(xiàn)實生活中存在一些如長廊、隧道等狹長或者具有拐角的通信場景，在這些場景中基站的信號很難傳遞到用戶端。為了解決這個問題，人為地引入ris，借助多塊ris實現(xiàn)信號的接力，最終實現(xiàn)對用戶端的信號覆蓋，達到增強用戶側(cè)信號功率，提升用戶通信質(zhì)量的目的。

3、在實現(xiàn)多跳ris輔助信號覆蓋的過程中，所需解決的難點如下：

4、1.如何獲取信道信息(csi)，建立信道模型。引入了ris之后，通信鏈路數(shù)量指數(shù)級上升，信道估計就過于困難。而且由于ris主要是被動反射，并不具備感知能力，因此獲取基站到ris和ris到用戶之間的csi更是難上加難。此外，因為csi的獲取需要信號反饋和時間延時，而在實際通信系統(tǒng)，尤其是快速相應(yīng)通信中，用戶終端的位置往往是快速變化的，這就更加提升了csi的獲取難度。

5、2.如何建立準確的信道模型?，F(xiàn)有的信道模型基本都是針對單跳ris的，而在多跳ris中的ris-ris-user(ris)這段則由于信號源是ris，而ris發(fā)射的信號并不是在各個方向上一致，因此傳統(tǒng)的點源模型不再適用，需要重新建模。

6、3.bs(ris)-ris-ris這段的波束賦形該以什么為目標。現(xiàn)如今對于單跳ris的波束賦形算法已經(jīng)十分成熟，但是這種算法是針對一個點或者一個方向的波束賦形。在多跳中，這會造成下一跳ris接收到的能量過于集中，導致下一跳ris的波束賦形效果不好。因此如何設(shè)計bs(ris)-ris-ris這段的波束賦形十分重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種無csi依賴性的多跳ris信號覆蓋方法，可用于多跳ris輔助通信場景下的波束賦形，以提高通信系統(tǒng)中用戶的通信質(zhì)量，實現(xiàn)穩(wěn)定和高效通信。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種無csi依賴性的多跳ris信號覆蓋方法，應(yīng)用于多跳ris輔助通信場景，在該場景下，信號發(fā)射源發(fā)射的信號yin依次經(jīng)ris1、ris2、...、risk到達信號接收源，所述方法包括：

3、s1，采用相位補償模型分別依次計算信號發(fā)射源至ris1、ris1至ris2、…、risk到信號接收源的路徑損耗和相移，并根據(jù)各ris的附加相位，獲取每一塊ris及用戶端的接收信號；

4、s2，依次以ris2、ris3、ris4、…、risk+1中接收信號的能量最小的單元為目標單元，通過最大化所述目標單元的接收信號的能量，分別得到ris1、ris2、ris3、…、risk的碼本φ1、φ2、φ3、…、φk的最優(yōu)解；

5、s3，通過最大化用戶端的接收信號的能量得到risk的碼本φk的最優(yōu)解；

6、s4，將各ris的碼本最優(yōu)解傳輸至各ris以實現(xiàn)波束賦形；

7、其中，risk為第k塊ris，k＝1,2…,k-1，k為ris的數(shù)量。

8、按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種電子設(shè)備，包括：計算機可讀存儲介質(zhì)和處理器；

9、所述計算機可讀存儲介質(zhì)用于存儲可執(zhí)行指令；

10、所述處理器用于讀取所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲的可執(zhí)行指令，執(zhí)行如第一方面所述的方法。

11、按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使處理器執(zhí)行如第一方面所述的方法。

12、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

13、本發(fā)明提供的無csi依賴性的多跳ris信號覆蓋方法，基于相位補償對每一塊ris的入射信號進行了建模，相比于傳統(tǒng)的點源模型要更加準確，在bs-ris-ris以及ris-ris-ris的傳輸階段設(shè)計了能均勻覆蓋下一塊ris的碼本求解方法，提高了下一塊ris的能量傳遞效率；在信號建模時只需要考慮信號發(fā)射位置和需要增強的信號接收位置，就可以建立優(yōu)化問題獲取ris碼本進行波束賦形，不需要復雜的信道估計過程，節(jié)約計算資源，能夠在無需信道狀態(tài)信息(csi)的前提下，得到多跳ris中每一塊ris的相位控制矩陣，通過對每塊ris的控制，實現(xiàn)礦洞等傳統(tǒng)通信信號極差場景下的信號增強；此外，相比于在多跳ris中反復使用單跳ris的點對點的波束賦形算法而言，本發(fā)明在bs(ris)-ris-ris這段使用了多波束算法對下一跳ris進行了均勻覆蓋，使得整個多跳ris的能量傳輸效率變得更高。綜上，本發(fā)明提供的方法可用于多跳ris輔助通信場景下的波束賦形，以提高通信系統(tǒng)中用戶的通信質(zhì)量，實現(xiàn)穩(wěn)定和高效通信。

技術(shù)特征：

1.一種無csi依賴性的多跳ris信號覆蓋方法，應(yīng)用于多跳ris輔助通信場景，在該場景下，信號發(fā)射源發(fā)射的信號yin依次經(jīng)ris1、ris2、...、risk到達信號接收源，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，risk+1的接收信號為：

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，用戶端的接收信號為：

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，通過建立max-min問題實現(xiàn)目標單元的接收信號的能量最大化；

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用ma算法求解所述max-min問題，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，通過建立優(yōu)化問題實現(xiàn)用戶端的接收信號的能量最大化；其中，a≥2。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，采用半定規(guī)劃方法求解所述優(yōu)化問題，包括：

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：計算機可讀存儲介質(zhì)和處理器；

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種無CSI依賴性的多跳RIS信號覆蓋方法，屬于通信領(lǐng)域，該方法基于相位補償對每一塊RIS的入射信號進行了建模，相比于傳統(tǒng)的點源模型要更加準確，在BS?RIS?RIS以及RIS?RIS?RIS的傳輸階段設(shè)計了能均勻覆蓋下一塊RIS的碼本求解方法，可提高下一塊RIS的能量傳遞效率，在信號建模時只需要考慮信號發(fā)射位置和需要增強的信號接收位置，就可以建立優(yōu)化問題獲取RIS碼本進行波束賦形，不需要復雜的信道估計過程，節(jié)約計算資源，能夠在無需信道狀態(tài)信息的前提下，得到多跳RIS中每一塊RIS的相位控制矩陣，通過對每塊RIS的控制，實現(xiàn)礦洞等傳統(tǒng)通信信號極差場景下的信號增強。

技術(shù)研發(fā)人員：邱才明,盧佳龍,熊儒菁,密鐵賓
受保護的技術(shù)使用者：華中科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2