基于制造技術

本發明專利技術公開了通信技術領域內的一種基于

【技術實現步驟摘要】
基于RIS輔助的感知系統及DOA估計方法


[0001]本專利技術涉及通信
，特別涉及一種基于
RIS
輔助的感知系統及
DOA
估計方法
。

技術介紹

[0002]基于智能超表面
(reconfigurable intelligent surface,RIS)
輔助的感知技術是提高第六代
(sixth
?
generation,6G)
通信傳輸速率和可靠性的關鍵技術之一
。
利用感知系統，我們可以通過波達角
(Direction of Arrival,DOA)
估計快速定位用戶，實現波束對準，減少路徑損耗
。
[0003]傳統的感知系統是基于雷達的，存在硬件成本高的問題，而無設備感知以其高效
、
低成本的優勢吸引了更多的關注
。
因此基于
RIS
的被動感知技術被廣泛研究，用于在感知系統中重建信號傳播環境
。RIS
是由大量無源可重構元件組成，每個元素都可以通過使用控制器來獨立控制入射電磁波的相位
、
幅度和頻率，并且每個元素編碼的設計方法已經被廣泛提出
。
與使用高功耗和高硬件成本移相器的傳統相控陣不同，
RIS
具有低成本和低復雜度的優點
。
特別是當直達路徑被阻擋時，
RIS
可以提供反射路徑來增強通信覆蓋
。
也正因
RIS
對電磁波的控制能力，
RIS
輔助的感知系統可用于實現目標的
DOA
估計，如申請號為
CN202210336575.5
的專利技術專利即公開了一種無人機搭載智能反射面的目標測向方法
。
[0004]經典的
DOA
估計算法，例如
(Multiple Signal Classification,MUSIC)
算法是利用噪聲子空間和信號子空間的正交性來估計
DOA
，而
Capon
算法是基于波束形成來尋找功率的極值
。
為了提高
DOA
估計的性能，基于空間域信號稀疏性的壓縮感知方法也被提出，例如正交匹配追蹤
(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)
算法，原子范數最小化
(Atomic Norm Minimization,ANM)
算法等
。
當將
RIS
應用于感知系統時，相應
DOA
估計方法也被提出，如申請號為
202210793654.9
的專利技術專利即公開了一種基于智能反射面的無源被動感知設備與方法
。
例如在
RIS
輔助的
MIMO
系統中，提出了一種非迭代的兩階段框架算法用于信道估計，即采用深度網絡架構
SBLNet
來估計二維波達方向和極化參數
。
[0005]然而，傳統的
DOA
估計模型不適用于
RIS
輔助感知系統，因為天線接收到的信號幅度與相位都經
RIS
調制過
。
當
RIS
在實測時對信號的反射相位存在誤差，且難以通過理論或實測的方法得到確切數值時，現有的
DOA
估計方法例如
ANM
算法無法直接在所述系統中有效估計
DOA。

技術實現思路

[0006]本申請通過提供一種基于
RIS
輔助的感知系統及
DOA
估計方法，解決了現有技術中傳統的感知系統硬件成本過高，且現有的
DOA
估計方法無法直接在
RIS
輔助感知系統中有效估計
DOA
的問題，降低了感知系統的成本和復雜度，并實現有效的
DOA
估計
。
[0007]本申請實施例提供了一種基于
RIS
輔助的感知系統，包括：
[0008]信號源，用以發射信號；
[0009]RIS
，包括呈陣列分布的多個反射單元，多個所述反射單元均用以反射所述信號；
[0010]控制單元，分別與多個所述反射單元電訊連接，所述控制單元用以控制各所述反射單元的反射相移；
[0011]接收單元，用以接收并傳遞所述
RIS
反射的所述信號；
[0012]處理器，分別與所述控制單元和所述接收單元電訊連接，所述處理器用以控制所述控制單元對所述
RIS
進行調控，還用以接收并處理所述接收單元傳遞的所述信號
。
[0013]上述實施例的有益效果在于：本基于
RIS
輔助的感知系統，具有低成本
、
低復雜度的優點，同時當信號發射和接收之間被遮擋時可提供一個反射路徑，從而擴大覆蓋面積
。
[0014]在上述實施例基礎上，本申請可進一步改進，具體如下：
[0015]在本申請其中一個實施例中，所述反射單元包括地層和安裝于所述地層上的兩個金屬貼片，兩個所述金屬貼片分別設置有金屬化過孔，兩個所述金屬貼片之間通過變容二極管連接，所述變容二極管與所述控制單元電訊連接
。
控制單元控制變容二極管的導通或截止來實現
RIS
反射單元對信號的控制
。
[0016]在本申請其中一個實施例中，所述控制單元為
FPGA
芯片，所述處理器通過控制所述
FPGA
芯片的輸出電壓來控制各所述反射單元
。
處理器
PC
通過控制
FPGA
電壓輸出控制
RIS
各反射單元，對反射信號的相位進行調控，當
FPGA
提供高電壓，二極管導通，此時單元對入射信號產生“0”相移；當
FPGA
提供
0V
電壓時，二極管截止，此時單元對入射信號產生“π”相移；例如預先設置“01001100”、“11011011”等碼序列，由
FPGA
產生相應的電壓，提供給
RIS
上的變容二極管，在不同的模式下產生不同的相移，從而實現多次測量
。
[0017]在本申請其中一個實施例中，所述信號源為喇叭天線，所述接收單元為接收天線
。
[0018]本申請實施例還提供了一種基于前述感知系統的
DOA
估計方法，包括以下步驟：
[0019]S1
：根據預設的接收信號模型接收經所述
RIS
反射的接收信號數據；
[0020]S2
：通過
ANM<本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種基于
RIS
輔助的感知系統，其特征在于，包括：信號源，用以發射信號；
RIS
，包括呈陣列分布的多個反射單元，多個所述反射單元均用以反射所述信號；控制單元，分別與多個所述反射單元電訊連接，所述控制單元用以控制各所述反射單元的反射相移；接收單元，用以接收并傳遞所述
RIS
反射的所述信號；處理器，分別與所述控制單元和所述接收單元電訊連接，所述處理器用以控制所述控制單元對所述
RIS
進行調控，還用以接收并處理所述接收單元傳遞的所述信號
。2.
根據權利要求1所述的感知系統，其特征在于：所述反射單元包括地層和安裝于所述地層上的兩個金屬貼片，兩個所述金屬貼片分別設置有金屬化過孔，兩個所述金屬貼片之間通過變容二極管連接，所述變容二極管與所述控制單元電訊連接
。3.
根據權利要求1所述的感知系統，其特征在于：所述控制單元為
FPGA
芯片，所述處理器通過控制所述
FPGA
芯片的輸出電壓來控制各所述反射單元
。4.
根據權利要求1所述的感知系統，其特征在于：所述信號源為喇叭天線，所述接收單元為接收天線
。5.
一種基于前述感知系統的
DOA
估計方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1
：根據預設的接收信號模型接收經所述
RIS
反射的接收信號數據；
S2
：通過
ANM
方法對所述接收信號數據進行處理，獲得估計譜數據，將所述估計譜數據輸入
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳鵬，趙陽瑩，曹振新，潘景榮，閆雙山，倪小梅，薛鋼，
申請(專利權)人：中電科技揚州寶軍電子有限公司，
類型：發明
國別省市：