【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体涉及一种基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法及装置。
技术介绍
1、随着6g通信系统的发展，车联网(v2x)应用的需求不断提升，尤其是在超高数据速率、低延迟和高可靠性方面，在这一背景下，智能反射表面(ris)技术应运而生，成为改善信号传播条件的重要手段，通过灵活调整信号的反射路径，ris能够优化车辆之间及与基础设施的通信，显著增强信号覆盖和强度，从而有效降低多用户干扰，这种技术特别适用于高密度交通环境，有助于实现更高效的车辆间实时信息传输。
2、在车联网通信中，高移动车辆用户在接收自身信息的同时，可能会受到基站为其他高移动车辆用户传输信息的干扰，而用户端的处理能力有限，难以完全消除这些干扰。在高速移动的场景中，车辆之间的相对运动会引发多普勒频移，影响信号的传输质量，且由于ris缺乏信号处理能力且拥有大量被动反射单元，实时获取信道状态信息在车联网系统中变得困难，这导致在对时延敏感的高移动场景中，信道估计开销较高，从而增加了数据传输的时延，无法满足高移动车联网传输的鲁棒性要求。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术提供一种基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法及装置，本专利技术根据ris提供的虚拟视距(los)路径和创建莱斯衰落环境的能力，对具有良好抗多普勒和远距离低功耗特性的线性调频(lfm)信号(即chirp信号)进行重新设计，对发射波形进行了预编码处理，以满足车联网信息传输的需求，并利用发射波形的特性
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供一种基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法，包括下述步骤：
4、基于ris辅助车联网通信系统的信道特性及多用户传输需求构建对应的发射波形，将发送端传输的比特数据经空时编码后映射为多进制幅度互补的正交lfm波形；
5、预设预编码矩阵，基于预设的预编码矩阵得到预编码后的ris辅助车联网通信系统级联信道矩阵；
6、基于正交lfm波形及ris辅助车联网通信系统级联信道矩阵，并结合ris辅助车联网通信系统的莱斯信道特性，将预编码后的ris辅助车联网通信系统转化为多普勒鲁棒性的实数域预编码线性模型；
7、将实数域预编码线性模型中的预编码等效信道矩阵设置为单位矩阵，得到车联网通信系统的预编码矩阵；
8、基于线性信道估计算法对实数域预编码线性模型的实数域预编码等效信道进行估计；
9、基于多天线联合最小欧氏距离算法对ris辅助车联网通信系统中的传输信息进行数据解调，完成信息传输。
10、作为优选的技术方案，所述将发送端传输的比特数据经空时编码后映射为多进制幅度互补的正交lfm波形，具体表示为：
11、
12、其中，sn∈{0,1,…m-1}表示第n根发射天线传输的比特数据，与sn形成互补信号并且两信号的幅度和为m-1，t表示信号的传输符号持续时长，f0表示中心载频，μ表示lfm信号的调频斜率，当μ＞0时表示正斜率，当μ＜0时表示负斜率，正负斜率相互正交，为up-chirp信号，为down-chirp信号，up-chirp信号和down-chirp信号相互正交。
13、作为优选的技术方案，所述将预编码后的ris辅助车联网通信系统转化为多普勒鲁棒性的实数域预编码线性模型，具体包括：
14、对接收端的接收信号进行匹配滤波处理，正交lfm波形经过up-chirp匹配滤波器和down-chirp匹配滤波器，得到对应的匹配滤波结果；
15、将对应的匹配滤波结果进行差分检测，将预编码后的ris辅助车联网通信系统转化为多普勒鲁棒性的实数域预编码线性模型，具体表示为：
16、
17、其中，dm表示经ris反射后基站到第m个移动车辆用户间的预编码级联信道矢量，表示正交波形经up-chirp匹配滤波器后的输出矢量，表示正交波形经down-chirp匹配滤波器后的输出矢量，表示由多普勒频移fd引起的相位旋转，dmj,θmj分别代表预编码级联信道的幅度和相位，gm为实数域预编码线性模型中经ris反射后基站到第m个移动车辆用户间的实数域等效信道矢量，nt表示基站的发射天线总数，为实数域预编码线性模型的实数域等效发送信号矢量，n1,n2表示经过匹配滤波器后的噪声，v为实数域预编码线性模型的等效噪声，b表示信号带宽，ρ表示up-chirp信号和down-chirp信号的互相关系数。
18、作为优选的技术方案，正交lfm波形经过up-chirp匹配滤波器和down-chirp匹配滤波器，得到对应的匹配滤波结果，具体表示为：
19、
20、作为优选的技术方案，up-chirp信号和down-chirp信号的互相关系数具体表示为：
21、
22、其中，a(·),b(·)分别代表菲涅尔余弦函数和菲涅尔正弦函数。
23、作为优选的技术方案，经ris反射后基站到第m个移动车辆用户间的预编码级联信道矢量dm，具体表示为：
24、预编码后的ris辅助车联网通信系统级联信道矩阵为：d＝fh；
25、其中，d＝[d1,…dm,…dk]t，dm为级联信道矩阵d的第m行，f表示预编码矩阵；
26、经ris反射后基站到k个移动车辆用户间的级联信道矩阵为：
27、h＝[h1,…hm,…hk]t
28、其中，hm为级联信道矩阵h的第m行，(·)t表示转置操作；
29、经ris反射后基站到第m个移动车辆用户间的级联信道为：
30、hm＝rmθq
31、
32、其中，分别表示基站到ris以及ris到第m个移动车辆用户间的子信道的los部分，分别表示基站到ris以及ris到第m个移动车辆用户间的子信道的nlos部分，c,v表示莱斯因子表示ris阵列的相位调控矩阵，αn表示ris阵列中第n个反射单元的相移，n表示ris阵列的单元数。
33、作为优选的技术方案，将实数域预编码线性模型中的预编码等效信道矩阵设置为单位矩阵，得到车联网通信系统的预编码矩阵，具体包括：
34、实数域预编码线性模型中经ris反射后基站到第m个移动车辆用户间的实数域等效信道矢量gm为：
35、
36、实数域预编码线性模型中等效信道矩阵为：
37、
38、其中，g＝[g1,…gm,…gk]t，dm为预编码级联信道矩阵d的第m行，re(·)表示取实部操作，γ表示对角矩阵，(·)*表示共轭操作；
39、将实数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，所述将发送端传输的比特数据经空时编码后映射为多进制幅度互补的正交LFM波形，具体表示为：
3.根据权利要求2所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，所述将预编码后的RIS辅助车联网通信系统转化为多普勒鲁棒性的实数域预编码线性模型，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，正交LFM波形经过Up-Chirp匹配滤波器和Down-Chirp匹配滤波器，得到对应的匹配滤波结果，具体表示为：
5.根据权利要求3所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，Up-Chirp信号和Down-Chirp信号的互相关系数具体表示为：
6.根据权利要求3所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，经RIS反射后基站到第m个移动车辆用户间的预编码级联信道矢量dm，具体
7.根据权利要求3所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，将实数域预编码线性模型中的预编码等效信道矩阵设置为单位矩阵，得到车联网通信系统的预编码矩阵，具体包括：
8.根据权利要求1所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，基于线性信道估计算法对实数域预编码线性模型的实数域预编码等效信道进行估计，具体表示为：
9.根据权利要求1所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，基于多天线联合最小欧氏距离算法对RIS辅助车联网通信系统中的传输信息进行数据解调，具体表示为：
10.一种基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输装置，其特征在于，用于实现权利要求1-9任一项所述的基于RIS辅助车联网通信系统的预编码传输方法，包括：发射波形构建模块、预编码矩阵预设模块、级联信道矩阵构建模块、实数域预编码线性模型构建模块、预编码矩阵计算模块、信道估计模块、数据解调模块；
...【技术特征摘要】
1.一种基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，所述将发送端传输的比特数据经空时编码后映射为多进制幅度互补的正交lfm波形，具体表示为：
3.根据权利要求2所述的基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，所述将预编码后的ris辅助车联网通信系统转化为多普勒鲁棒性的实数域预编码线性模型，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，正交lfm波形经过up-chirp匹配滤波器和down-chirp匹配滤波器，得到对应的匹配滤波结果，具体表示为：
5.根据权利要求3所述的基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，up-chirp信号和down-chirp信号的互相关系数具体表示为：
6.根据权利要求3所述的基于ris辅助车联网通信系统的预编码传输方法，其特征在于，经ris反射后基...
【专利技术属性】
技术研发人员：李帅君，唐杰，马若炎，魏亚运，冯永安，成童，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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