基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法

1.本技术涉及智能反射和多址接入通信技术领域，特别涉及一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。


背景技术：

2.在通信数据流量爆炸性增长和通信频带日益拥挤的背景下，vlc(visible light communication，可见光通信)由于其免频带许可优点以及led(light emitting diode，发光二极管)的广泛普及，被视为一种非常有前途的未来6g通信技术。其可将信号调制在波长为480纳米到750纳米范围内的电磁波幅度上，近400thz的通信频段范围可以大幅提升可见光通信系统的系统容量。此外，vlc由于采用led作为发射端，采用pd(photo detector，光电探测器)作为接收端，其在收发端的能量效率要明显优于rf(radio frequency，射频)通信。因此，vlc被认为在绿色通信、安全通信等方面具有巨大潜力。
3.相关技术中的noma(non-orthogonal multiple access，非正交多址)技术，是mmtc(massive machine type of communication，大规模机器类型通信)的关键，并且可以在空域、码域、时域、频域等多个领域中使用，但pdma(power-domain non-orthogonal multiple access，功率域noma)是非正交多址接入中适用范围最大的一种，因为其可以和许多现有技术融合，编译码灵活性高。特别地，pdma允许多个用户同时使用相同的频谱资源，在发射机处使用sc(superposition coding，叠加编码)的方式将多用户信号叠加传输，并根据用户信道条件分配不同的发射功率。在接收机处，用户通过sic(successive interference cancellation，串行干扰消除)对信号进行解码。
4.然而，相关技术中，导致noma的性能有时并不如oma，在障碍物遮挡情况下，无线光通信系统通信易被中断，有待改进。


技术实现要素：

5.本技术是基于发明人对以下问题的认知和发现作出的：
6.irs(intelligent reflection surface，智能反射面)是一种由许多低成本无源反射元件组成的平面阵列，近年来在射频通信中引起了广泛的兴趣。通过控制可调单元的反射特性，irs可以自适应地重新配置无线电磁环境，以此改变无线通信信道。研究人员已经研究了irs配置的优化，以提高系统性能，包括最大化和速率、最小化中断概率等。此外，由于可见光可以很容易地被遮挡，oirs(optical intelligent reflection surface，光学智能反射面)可以利用提供反射路径的能力来帮助vlc系统克服其缺点。oirs可以由微机电系统操纵的镜面阵列或者光学反射材料实现，已有相关研究显示了oirs在提升可见光通信系统性能上的重要作用。然而，由于可见光的特性，例如不同于rf信号的传播特性、非负值和实值信号，oirs对vlc系统的影响与irs对rf通信系统的影响具有显著不同。
7.同时，noma和oma混合通信可以显著提高vlc系统的性能，包括其系统容量、误码率等。考虑到noma对于多用户信道质量差异有一定要求，而oirs具有改变无线信道的能力，将
noma和oirs共同应用于可见光通信系统，提升系统空间复用增益，同时增加无线光通信系统容量，降低误码率，是一种非常具有潜力的技术。
8.综上，本技术提供一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法，以解决相关技术中，在障碍物遮挡情况下，无线光通信系统通信易被中断的技术问题，并且减小了由于串行干扰消除的非理想性导致的系统性能恶化、提高了无线光通信的空间复用增益、增加了无线光通信系统的信道容量、提升了无线光通信系统的多用户接入能力。
9.本技术第一方面实施例提供一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法，包括以下步骤：利用预设优化约束优化至少一个用户分组，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式；获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数；结合所述最优光学智能反射表面参数、所述最优发射端发射功率分配系数和所述多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输。
10.可选地，在本技术的一个实施例中，所述利用优化约束优化用户分组，并确定多用户之间的多址接入方式，包括：基于视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息，结合发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，计算每个用户的视距路径信道增益和智能表面发射路径信道增益；根据所述每个用户的视距路径信道增益和预设目标，结合所述预设优化约束，利用预设优化方法优化所述用户分组；基于优化后的用户分组匹配最佳多址接入方式。
11.可选地，在本技术的一个实施例中，所述最佳多址接入方式为同组多用户信号采用非正交多址接入方式或正交多址接入方式，不同组多用户信号采用正交多址接入方式；其中，所述非正交多址接入方式包括功率域非正交多址接入方式、码域非正交多址接入方式、稀疏编码多址接入方式中的至少一项；所述正交多址接入方式包括时域正交接入方式、频域正交接入方式、正交频分多址接入方式中的至少一项。
12.可选地，在本技术的一个实施例中，所述预设优化约束包括光信号的非负实数约束、发射总功率约束、非正交多址接入功率分配系数约束、用户服务质量约束、多用户和速率约束和单用户速率约束中的至少一项。
13.可选地，在本技术的一个实施例中，所述预设目标包括无线光通信系统的误码率最小化、信道容量最大化好多用户最小速率最大化中的至少一项。
14.可选地，在本技术的一个实施例中，所述获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数，包括：基于所述视距路径和所述智能表面反射路径的信道状态信息，结合所述发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，对所述光学智能反射表面参数进行优化，得到所述最优光学智能反射表面参数；根据各用户的总信道增益，调整发射端各用户的发射功率分配系数，得到所述最优发射端发射功率分配系数。
15.可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：基于用户的改变指令，调整所述光学智能反射表面参数；基于所述光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变所述总信道增益。
16.可选地，在本技术的一个实施例中，所述基于所述光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变所述总信道增益，包括：调整所述光学智能反射表面的反射单元的朝向角度或者控制电压的方式；利用码本查找法或几何计算法将所述反
射单元对准相应的所述发射机的led和所述接收机，使得所述反射单元将所述led发射的光束反射至对应的所述接收机，以进行所述光学智能反射表面参数中所述发射机、所述光学智能反射表面和接收机之间的对准关系的调整。
17.本技术第二方面实施例提供一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置，包括：分组模块，用于利用预设优化约束优化至少一个用户分组，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式；获取模块，用于获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数；通信模块，用于结合所述最优光学智能反射表面参数、所述最优发射端发射功率分配系数和所述多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输。
18.可选地，在本技术的一个实施例中，所述分组模块包括：计算单元，用于基于视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息，结合发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，计算每个用户的视距路径信道增益和智能表面发射路径信道增益；分组单元，用于根据所述每个用户的视距路径信道增益和预设目标，结合所述预设优化约束，利用预设优化方法优化所述用户分组；匹配单元，用于基于优化后的用户分组匹配最佳多址接入方式。
19.可选地，在本技术的一个实施例中，所述最佳多址接入方式为同组多用户信号采用非正交多址接入方式或正交多址接入方式，不同组多用户信号采用正交多址接入方式；其中，所述非正交多址接入方式包括功率域非正交多址接入方式、码域非正交多址接入方式、稀疏编码多址接入方式中的至少一项；所述正交多址接入方式包括时域正交接入方式、频域正交接入方式、正交频分多址接入方式中的至少一项。
20.可选地，在本技术的一个实施例中，所述预设优化约束包括光信号的非负实数约束、发射总功率约束、非正交多址接入功率分配系数约束、用户服务质量约束、多用户和速率约束和单用户速率约束中的至少一项。
21.可选地，在本技术的一个实施例中，所述预设目标包括无线光通信系统的误码率最小化、信道容量最大化好多用户最小速率最大化中的至少一项。
22.可选地，在本技术的一个实施例中，所述获取模块包括：优化单元，用于基于所述视距路径和所述智能表面反射路径的信道状态信息，结合所述发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，对所述光学智能反射表面参数进行优化，得到所述最优光学智能反射表面参数；第一调整单元，用于根据各用户的总信道增益，调整发射端各用户的发射功率分配系数，得到所述最优发射端发射功率分配系数。
23.可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：调整模块，用于基于用户的改变指令，调整所述光学智能反射表面参数，并基于所述光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变所述总信道增益。
24.可选地，在本技术的一个实施例中，所述调整模块包括：第二调整单元，用于调整所述光学智能反射表面的反射单元的朝向角度或者控制电压的方式；第三调整单元，用于利用码本查找法或几何计算法将所述反射单元对准相应的所述发射机的led和所述接收机，使得所述反射单元将所述led发射的光束反射至对应的所述接收机，以进行所述光学智能反射表面参数中所述发射机、所述光学智能反射表面和接收机之间的对准关系的调整。
25.本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述
实施例所述的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。
26.本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。
27.本技术实施例可以进行用户分组优化，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式，优化光学智能反射表面参数和发射端发射功率分配系数，从而结合最优光学智能反射表面参数、最优发射端发射功率分配系数和多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输，可以有效降低无线光通信系统的均方误差和误码率，增加无线光通信系统的系统容量，提升多用户接入能力，减少障碍物对无线光通信的影响，从而有效提高了无线光通信的空间复用增益、增加了无线光通信系统的信道容量、提升了多用户接入能力。由此，解决了相关技术中，在障碍物遮挡情况下，无线光通信系统通信易被中断的技术问题。
28.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
29.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
30.图1为根据本技术实施例提供的一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的流程图；
31.图2为根据本技术一个实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的原理示意图；
32.图3为根据本技术一个实施例的一种信号处理框图；
33.图4为根据本技术一个实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的遗传算法的示意图；
34.图5为根据本技术实施例提供的一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置的结构示意图；
35.图6为根据本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
36.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
37.下面参考附图描述本技术实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。针对上述背景技术中心提到的相关技术中，在障碍物遮挡情况下，无线光通信系统通信易被中断的技术问题，本技术提供了一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法，在该方法中，进行用户分组优化，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式，优化光学智能反射表面参数和发射端发射功率分配系数，从而结合最优光学智能反射表面参数、最优发射端发射功率分配系数和多址接入方式，生成
相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输，可以有效降低无线光通信系统的均方误差和误码率，增加无线光通信系统的系统容量，提升多用户接入能力，减少障碍物对无线光通信的影响，从而有效提高了无线光通信的空间复用增益、增加了无线光通信系统的信道容量、提升了多用户接入能力。由此，解决了相关技术中，在障碍物遮挡情况下，无线光通信系统通信易被中断的技术问题。
38.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的流程示意图。
39.如图1所示，该基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法包括以下步骤：
40.在步骤s101中，利用预设优化约束优化至少一个用户分组，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式。
41.在实际执行过程中，本技术实施例可以利用预设优化约束优化至少一个用户分组，从而根据分组结果，确定多用户之间的多址接入方式，如同组内多用户间的多址接入方式和非同组的多用户间的多址接入方式，从而为基于光学智能反射表面的无线光下行混合多址接入通信的实现提供可靠地数据支撑。
42.其中，预设优化约束会在下文进行阐述。
43.可选地，在本技术的一个实施例中，预设优化约束包括光信号的非负实数约束、发射总功率约束、非正交多址接入功率分配系数约束、用户服务质量约束、多用户和速率约束和单用户速率约束中的至少一项。
44.在此，对预设优化约束进行阐述。
45.作为一种可能实现的方式，本技术实施例在进行用户分组优化时，可以根据信道状态信息获得视距路径信道增益，并根据视距路径信道增益采用遗传算法优化用户分组，从而实现特定目标的优化，并基于优化约束，如光信号的非负实数约束、发射总功率约束、非正交多址接入功率分配系数约束、用户服务质量约束、多用户和速率约束、单用户速率约束等，再通过如交替优化算法、联合优化算法、遗传算法等优化方法，实现用户分组优化。
46.可选地，在本技术的一个实施例中，利用优化约束优化用户分组，并确定多用户之间的多址接入方式，包括：基于视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息，结合发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，计算每个用户的视距路径信道增益和智能表面发射路径信道增益；根据每个用户的视距路径信道增益和预设目标，结合预设优化约束，利用预设优化方法优化用户分组；基于优化后的用户分组匹配最佳多址接入方式。
47.具体地，本技术实施例利用优化约束优化用户分组，并确定多用户之间的多址接入方式的方法可以包括以下步骤：
48.s1：获取视距路径和智能表面路径信道状态信息；
49.举例而言，本技术的实施例可以利用信道估计技术获取视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息。其中，信道估计技术可以是基于时域训练序列的信道估计技术，也可以是基于导频序列的信道估计技术，例如最小二乘估计法、(线性)最小均方误差估计法等，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，于此不做具体限制。
50.此外，视距路径的信道估计需要在关闭光学智能反射表面的情况下进行；智能表面反射路径的信道估计可以依次打开超表面各单元，对通过各单元表面的反射路径信道响
应进行估计。
51.s2：获取发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息；
52.在本技术的实施例中，发射机、光学智能反射表面的位置信息是系统先验信息，且在优化过程中固定不变，在具体实现过程中，技术人员可利用室内无线定位技术估计接收机的位置信息，其中，包括红外线室内定位技术、可见光定位技术、超宽带定位技术等。
53.s3：针对某一特定目标，采用优化算法对用户分组进行优化，并确定用户之间的多址接入方式。
54.需要注意的是，在本技术实施例中，发射机数量为一，接收机数量可以为多个，光学智能反射表面的单元数量可以为零或多个。
55.可选地，在本技术的一个实施例中，预设目标包括无线光通信系统的误码率最小化、信道容量最大化好多用户最小速率最大化中的至少一项。
56.其中，本技术实施例的预设目标，即特定目标可以为无线光通信系统的误码率最小化、系统容量最大化或多用户最小速率最大化等，以根据每个用户的视距路径信道增益和预设目标，结合预设优化约束，利用预设优化方法优化用户分组；基于优化后的用户分组匹配最佳多址接入方式。
57.可选地，在本技术的一个实施例中，最佳多址接入方式为同组多用户信号采用非正交多址接入方式或正交多址接入方式，不同组多用户信号采用正交多址接入方式；其中，非正交多址接入方式包括功率域非正交多址接入方式、码域非正交多址接入方式、稀疏编码多址接入方式中的至少一项；正交多址接入方式包括时域正交接入方式、频域正交接入方式、正交频分多址接入方式中的至少一项。
58.在实际执行过程中，如图2所示，为基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的原理示意图。本技术实施例可以使用k和w表示接收机数量和总发射带宽，将总发射带宽w平均分成k/2个子信道，每个子信道带宽为b＝2w/k，使用n表示服务于每个子信道的智能反射表面单元数量。每个子信道之间采用正交多址的方式传输信息，每个子信道内传输两个用户的信息，用户之间根据优化目标采用正交多址接入或非正交多址接入的方式。
59.需要说明的是，在本技术的实施例中，正交多址接入方式采用的频分多址方案。
60.本技术的实施例可以将系统总信道容量作为优化目标，由于可见光通信系统无法直接使用香农公式，因此，可以使用vlc系统的可达速率下界值作为优化目标。特别的，当第k个用户所占通信带宽为b时，其可达速率下界值为：
[0061][0062]
其中，γk表示第k个用户接收端的sinr(signal-to-interference-plus-noise ratio，信干噪比)。
[0063]
本技术实施例可以使用hw和hs分别表示一个子信道内较弱的用户视距路径信道增益和较强的用户视距路径信道增益，则子信道内两用户采用正交多址接入方式传输信息时，两用户的可达速率为：
[0064][0065]
其中，γw和γs分别表示弱用户和强用户采用正交多址接入时接收端的sinr，可以
表示为：
[0066][0067]
其中，p
t
表示发射机在每个子信道的发射功率，σ2表示接收机端的高斯噪声功率。
[0068]
当子信道内两用户采用非正交多址接入方式传输信息时，两用户的可达速率为：
[0069][0070]
其中，和分别表示弱用户和强用户采用非正交多址接入时接收端的sinr，可以表示为：
[0071][0072]
其中，λ表示弱用户的发射功率分配系数，λ∈[0.5,1)，β表示因为非理想sic引入的残差干扰系数，β∈[0,1]。
[0073]
本技术的实施例所采用的算法包括遗传算法获得最优的用户分组，同组用户之间的多址接入方式可以根据多用户和速率准则或单用户速率准则确定。多用户和速率准则意为当时两用户采用非正交多址接入方式，否则采用正交多址接入方式；单用户速率准则意为当且时两用户采用非正交多址接入方式，否则采用正交多址接入方式。
[0074]
需要注意的是，本领域技术人员可以根据实际情况选择优化准则，于此不作具体限制。
[0075]
由此，本技术的实施例可以基于估计得到的视距路径信道状态信息，采用提出的遗传算法得到用户分组，并根据不同的准则确定用户之间的多址接入方式，从而实现特定目标的优化。
[0076]
进一步地，本技术实施例中，非正交多址接入方式包括但不限于功率域非正交多址接入方式、码域非正交多址接入方式、稀疏编码多址接入方式；
[0077]
正交多址接入方式包括但不限于时域正交接入方式、频域正交接入方式、正交频分多址接入方式。
[0078]
在步骤s102中，获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数。
[0079]
作为一种可能实现的方式，本技术的实施例所采用的优化算法包括交替优化光学智能反射表面矩阵和发射端发射功率分配系数，其中，每个子过程均可以采用包括拉格朗日对偶优化方法、通过求解kkt条件获得闭式最优解、随机梯度下降算法、模拟退化等算法，或者使用联合优化光学智能反射表面矩阵和发射端发射功率分配系数，实现特定目标的优化。
[0080]
需要注意的是，本领域技术人员可以根据实际情况选择优化目标、约束和方法实现无线光通信，于此不作具体限制。
[0081]
可选地，在本技术的一个实施例中，获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数，包括：基于视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息，结合发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，对光学智能反射表面参数进
行优化，得到最优光学智能反射表面参数；根据各用户的总信道增益，调整发射端各用户的发射功率分配系数，得到最优发射端发射功率分配系数。
[0082]
进一步地，如图3所示，为本技术实施例的信号处理框图。本技术实施例可以使用n分别表示服务于每个子信道的智能反射表面单元数量，根据接收端串行干扰消除的原则，接收端按照信号强度从强到弱的顺序进行解调，将已解调的其他用户信号从原信号中去除后，把信号强度弱于自己的用户信号作为干扰。两用户接收端的信干噪比可以表示为：
[0083][0084][0085]
其中，qs和qw分别表示强用户和弱用户的总信道增益，ρ＝p
t
/σ2表示发送端snr(signal-to-noise ratio，信噪比)，p
t
表示发射机在每个子信道的发射功率，σ2表示子信道的噪声功率。
[0086]
具体地，本技术的实施例可以通过使用收发端和智能反射表面各单元之间的二进制关联矩阵作为光学智能反射表面矩阵。其中，关联矩阵s的行数为智能反射表面的单元数，列数表示接收机的数量。矩阵元素为“1”时表示智能反射表面单元和对应接收机之间存在关联，即由发射机、智能反射表面单元和接收机构成的智能表面反射路径符合广义斯涅尔定律，智能表面可以将发射端的信号反射给指定接收机；为“0”则表示智能反射表面单元和对应接收机没有对准。
[0087]
基于朗伯辐射模型，本技术的实施例定义由发射机和接收机k所构成视距路径的信道增益为hk，则视距路径信道增益h可以表示为：
[0088][0089]
基于朗伯辐射模型，本技术的实施例定义由智能反射表面单元n和接收机k所构成智能表面反射路径的信道增益为g
n,k
，则智能表面发射路径信道增益g可以表示为：
[0090][0091]
其中
[0092]
因此，根据光学智能反射表面矩阵s的定义，本技术实施例可以得到子信道内两用户总信道增益为：
[0093][0094][0095]
其中，hw、gw、sw、hs、gs、ss是两用户编号所分别对应视距路径信道增益、智能表面发射路径信道增益和智能反射表面关联向量。
[0096]
进一步地，在如图2所示的基于智能反射表面的无线光下行混合多址接入通信场景中，本技术实施例中的中心控制系统采用迭代优化算法对光学智能反射表面和发射功率分配系数，以最大化系统的总可达速率。
[0097]
即言，非负矩阵s表示光学智能反射表面参数，将可达速率表达式中分母上的光学智能反射表面参数用上一轮迭代的结果固定，可以把原问题转变为关于s为凸形式的线性
约束二次优化问题。转化后的两用户sinr表示式为：
[0098][0099][0100]
其中，上标t代表第t轮的迭代结果。
[0101]
本技术实施例可以采用包括但不限于投影梯度算法、原对偶算法等经典凸优化算法进行求解，每次迭代中将上一轮迭代的光学智能反射表面参数作为固定值，直到迭代收敛便可以获得光学智能反射表面参数。
[0102]
发射功率分配系数需要根据优化后的光学智能反射表面参数进行优化，本领域技术人员可以采用固定值、基于信道质量分配、基于接收功率差等方法对发射功率进行分配。
[0103]
特别地，若在光学智能反射表面参数优化完成后，各用户总信道质量排序与视距路径信道质量排序不同，则需要根据总信道质量排序给各用户进行重新编号，然后重复前述优化过程完成对光学智能反射表面和发射功率分配系数的优化。
[0104]
由此，本技术的实施例可以基于估计得到的信道状态信息，采用提出的迭代优化算法得到光学智能反射表面矩阵参数和发射功率分配系数，从而实现特定目标的优化。
[0105]
在步骤s103中，结合最优光学智能反射表面参数、最优发射端发射功率分配系数和多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用多用户信号传输策略进行信号传输。
[0106]
在一些实施例中，本技术实施例可以在通过设置光学智能反射表面矩阵参数和发射功率分配系数实现特定目标的优化后，进一步地，根据同组内各用户发射功率分配系数和多址接入方式，将采用非正交多址接入方案的组内用户信号采用叠加编码的方式进行加权求和，在发射端叠加传输；将采用正交多址接入方案的组内用户信号按照正交多址的方式直接进行传输；对不同组的用户信号按照正交多址方式进行传输。
[0107]
对于每个子信道，本技术实施例可以将视距路径信道增益较强的用户命名为xs，视距路径信道增益较弱的用户命名为xw。对于采用非正交多址接入方案的用户，将需要发送的多用户编码序列，根据优化后的发射功率分配系数进行加权求和，得到发射机的发射信号，实现不同用户的信号在发射端进行叠加传输。
[0108]
具体地，本技术的实施例可以在将两个用户的信号xs和xw分别按照功率分配系数(1-λ)和λ进行加权求和，得到发射端的发送信号x：
[0109][0110]
此外，在具体实现过程中，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的星座图映射方式。经视距路径和智能表面反射路径传播后，到达接收机的信号可以表示为：
[0111][0112][0113]
其中，z为接收机的零均值高斯白噪声，
[0114]
对于采用正交多址接入方案的同组用户，在本技术的实施例中采用频分多址的方
式进行传输，两用户的发送信号xs和xw在频率域上正交，发射功率相同，所占带宽相同，在此不再赘述。
[0115]
可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：基于用户的改变指令，调整光学智能反射表面参数；基于光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变总信道增益。
[0116]
在发射端完成对发射信号的编码后，进一步地，本技术的实施例还可以通过设置光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，从而通过主动改变总信道增益的方式提升系统性能。
[0117]
也就是说，本技术实施例可以利用光学智能反射表面参数指反射表面单元和接收机之间的对准关系，并基于优化后的光学智能反射表面参数，通过调整反射单元的朝向角度或者控制电压的方式，将反射单元和相应的接收机对准，实现无线光通信的智能表面反射路径信号改变，从而通过主动改变总信道增益的方式提升系统性能。
[0118]
可选地，在本技术的一个实施例中，基于光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变总信道增益，包括：调整光学智能反射表面的反射单元的朝向角度或者控制电压的方式；利用码本查找法或几何计算法将反射单元对准相应的发射机的led和接收机，使得反射单元将led发射的光束反射至对应的接收机，以进行光学智能反射表面参数中发射机、光学智能反射表面和接收机之间的对准关系的调整。
[0119]
本领域技术人员应当理解的是，光学智能反射表面参数指的是反射表面单元和接收机之间的对准关系，其中，光学智能反射表面各单元的配置参数由其物理实现方式决定，基于微机电系统控制的镜面阵列可通过调整各单元朝向角度来实现，基于光学超材料的智能反射表面可通过调整反射面各单元的控制电压来实现。
[0120]
具体地，本技术的实施例通过设置光学智能反射表面参数，以改变无线光通信的智能表面反射路径信号的具体步骤如下所述：
[0121]
s1：根据上述光学智能反射表面矩阵s，获取智能反射表面单元与接收机的对准关系；
[0122]
s2：根据智能表面反射光路中发射机、反射表面单元和接收机的对准关系，调控光学智能反射表面各单元的参数。
[0123]
其中，光学智能反射表面矩阵表示智能反射表面与接收机的对准关系。非负矩阵s的行数为智能反射表面的单元数，列数为接收机的数量。矩阵元素为“1”时表示智能反射表面单元和对应接收机之间存在关联，即由发射机、智能反射表面单元和接收机构成的智能表面反射路径符合广义斯涅尔定律，发射的光束可以通过智能表面反射给指定的接收机；反之则表示不存在关联，即表示智能反射表面单元和对应收发机没有对准。
[0124]
进一步地，本技术实施例可以通过基于优化后的光学智能反射表面参数，利用码本查找法或者几何计算法将反射单元和相应的接收机对准。
[0125]
根据所定义的智能反射表面矩阵进行反射表面参数配置依赖于反射光路的对准，包括智能反射表面单元和发射机的对准，以及与接收机的对准。在本技术的实施例中，可以通过以下对准方法进行反射光路对准：
[0126]
(1)码本查找法：对于选定的接收机和光学智能反射表面单元，智能表面反射路径
信号在用户平面上的投影位置可以通过调节光学智能反射表面的配置参数来改变，每次实现中投影位置和配置参数联合作为码本中的一个码字。在典型的室内无线光通信场景中，由于接收机机和光学智能反射表面的位置在短时间保持固定不变，因而码本在每次接收机位置改变前生成一次，具有较低的复杂度。
[0127]
需要说明的是，在码本查找法中，接收机位置不变时码本仅需生成一次即可，因此其具有更低的复杂度，能够满足系统的动态需求。
[0128]
(2)几何计算法：在接收机和光学智能反射表面位置固定且已知的情况下，根据广义斯涅尔定律可以计算出智能反射表面单元所需的朝向。
[0129]
本领域技术人员还可以提供过其他方法进行反射光路对准，于此不作具体限制。
[0130]
由此，本技术的实施例可采用码本查找等方法进行反射光路对准，从而实现对光学智能反射表面参数的配置，通过主动改变总信道增益的方式提升系统性能。
[0131]
结合图2至图4所示，以多个实施例对本技术实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的工作原理进行详细阐述。
[0132]
实施例一
[0133]
在多输入单输出无线光通信系统中，如图2所示，光学智能反射表面基于微机电系统控制的镜面阵列实现，本技术实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行混合多址接入通信方法采用频分多址和功率域非正交多址接入的融合方案，具体步骤上述已进行详细介绍，于此不再赘述。
[0134]
实施例二
[0135]
在多输入单输出无线光通信系统中，如图2所示，发射机数量为1，接收机数量为k，智能反射表面单元数量为0，此时本技术的实施例等效于传统的无线光下行混合多址接入融合通信。当用户分组的约束为多用户和速率约束时，该方法包括以下步骤：
[0136]
s1：通过优化用户分组并确定用户之间的多址接入方式，实现通信系统的信道容量最大化；
[0137]
当用户分组的约束为多用户和速率约束时，即对于子信道内的两用户，rs时两用户采用非正交多址接入方式，否则采用正交多址接入方式，即求解下式：
[0138][0139][0140]
从而可以得到如下结果：
[0141][0142]
其中，当子信道内的两用户信道增益和系统的残差干扰系数满足上述不等式时，两用户即可以采用功率域非正交多址接入方式传输信息。特别地，当系统的串行干扰消除过程是理想的时，即残差干扰系数β＝0，可以得到如下结果：
[0143][0144]
即当串行干扰消除过程不引入残差干扰时，两用户的信道增益大于等于便可以采用非正交多址接入方式传输信息。
[0145]
基于上述准则，本技术的实施例可以通过基于排序的遗传算法对用户分组进行优化。
[0146]
如图4所示，为本技术实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的遗传算法的示意图。遗传算法种群中的每一个个体都是对k个用户序号的一种全排列，相邻的两个用户共用一个子信道；在进行交叉操作时，分别随机选出两个染色体中的一段作为子代染色体，然后从另一条染色体中按顺序填补剩余的用户，从而生成新的个体；在进行变异操作时，随机选取染色体上的两个点位进行交换；在进行选择操作时，首先根据上述准则确定用户之间的多址接入方式，然后计算每个个体所代表的系统总信道容量，选出具有较大系统总信道容量的个体保留进入下一代。经过多轮迭代，就可以得到一个最优的用户排序方案，也即用户分组方案，完成用户分组的优化。
[0147]
s2：将多个用户的信号在发射端采用混合多址接入方法进行传输；
[0148]
当子信道内两用户采用非正交多址接入方案时，将两用户的信号xs和xw按照功率分配系数(1-λ)和λ进行加权求和，得到发射端的发送信号x：
[0149][0150]
再将发送信号进行映射和调制，经信道发送到接收端。
[0151]
需要注意的是，由于此时的约束是多用户和速率约束，所以为了让系统和速率最大化，应该尽可能多地将发射功率分配给具有较强信道增益的用户，即应该令λ＝0.5。即发射端的发送信号为：
[0152][0153]
当子信道内两用户采用正交多址接入方案时，发射端按照频分多址的方式发送两用户信号，两用户的发送信号xs和xw在频率域上正交，发射功率相同，所占带宽相同，在此不再赘述。
[0154]
实施例三
[0155]
在多输入单输出无线光通信系统中，如图2所示，发射机数量为1，接收机数量为k，智能反射表面单元数量为0，此时本技术的实施例等效于传统的可见光下行混合多址接入通信。当用户分组的约束为单用户速率约束时，该方法包括以下步骤：
[0156]
s1：通过优化用户分组并确定用户之间的多址接入方式，实现通信系统的信道容量最大化；
[0157]
当用户分组的约束为单用户速率约束时，即对于子信道内的两用户，且时两用户采用非正交多址接入方式，否则采用正交多址接入方式，即求解下式：
[0158][0159]
[0160]
从而可以得到如下结果：
[0161][0162][0163]
由于应当满足λ
max
≥λ
min
，所以可以进一步求解得到如下结果：
[0164][0165]
其中，当子信道内的两用户信道增益和系统的残差干扰系数满足上述不等式时，两用户即可以采用功率域非正交多址接入方式传输信息。特别地，当系统的串行干扰消除过程是理想的时，即残差干扰系数β＝0，可以得到如下结果：
[0166][0167]
即在没有残差干扰时，两用户的信道增益满足上述不等式便可以采用非正交多址接入方式传输信息。
[0168]
基于上述准则，本技术的实施例可以通过基于排序的遗传算法对用户分组进行优化。
[0169]
如图4所示，为基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法的遗传算法的示意图。遗传算法种群中的每一个个体都是对k个用户序号的一种全排列，相邻的两个用户共用一个子信道；在进行交叉操作时，分别随机选出两个染色体中的一段作为子代染色体，然后从另一条染色体中按顺序填补剩余的用户，从而生成新的个体；在进行变异操作时，随机选取染色体上的两个点位进行交换；在进行选择操作时，首先根据上述准则确定用户之间的多址接入方式，然后计算每个个体所代表的系统总信道容量，选出具有较大系统总信道容量的个体保留进入下一代。经过多轮迭代，就可以得到一个最优的用户排序方案，也即用户分组方案，完成用户分组的优化。
[0170]
s2：将多个用户的信号在发射端采用混合多址接入方法进行传输；
[0171]
当子信道内两用户采用非正交多址接入方案时，将两用户的信号xs和xw按照功率分配系数(1-λ)和λ进行加权求和，得到发射端的发送信号x：
[0172][0173]
再将发送信号进行映射和调制，经信道发送到接收端。
[0174]
需要注意的是，由于此时的约束是单用户速率约束，所以为了让系统和速率最大化，分配给具有较弱信道增益的用户的发射功率应该尽可能少，即满足从而可以得到所以发射的端的发送信号为：
[0175][0176]
当子信道内两用户采用正交多址接入方案时，发射端按照频分多址的方式发送两用户信号，两用户的发送信号xs和xw在频率域上正交，发射功率相同，所占带宽相同，在此不
再赘述。
[0177]
根据本技术实施例提出的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法，进行用户分组优化，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式，优化光学智能反射表面参数和发射端发射功率分配系数，从而结合最优光学智能反射表面参数、最优发射端发射功率分配系数和多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输，可以有效降低无线光通信系统的均方误差和误码率，增加无线光通信系统的系统容量，提升多用户接入能力，减少障碍物对无线光通信的影响，从而有效提高了无线光通信的空间复用增益、增加了无线光通信系统的信道容量、提升了多用户接入能力。由此，解决了相关技术中，在障碍物遮挡情况下，无线光通信系统通信易被中断的技术问题。
[0178]
其次参照附图描述根据本技术实施例提出的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置。
[0179]
图5是本技术实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置的方框示意图。
[0180]
如图5所示，该基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置10包括：分组模块100、获取模块200和通信模块300。
[0181]
具体地，分组模块100，用于利用预设优化约束优化至少一个用户分组，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式。
[0182]
获取模块200，用于获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数。
[0183]
通信模块300，用于结合最优光学智能反射表面参数、最优发射端发射功率分配系数和多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用多用户信号传输策略进行信号传输。
[0184]
可选地，在本技术的一个实施例中，分组模块100包括：计算单元、分组单元和匹配单元。
[0185]
其中，计算单元，用于基于视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息，结合发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，计算每个用户的视距路径信道增益和智能表面发射路径信道增益。
[0186]
分组单元，用于根据每个用户的视距路径信道增益和预设目标，结合预设优化约束，利用预设优化方法优化用户分组。
[0187]
匹配单元，用于基于优化后的用户分组匹配最佳多址接入方式。
[0188]
可选地，在本技术的一个实施例中，最佳多址接入方式为同组多用户信号采用非正交多址接入方式或正交多址接入方式，不同组多用户信号采用正交多址接入方式；其中，非正交多址接入方式包括功率域非正交多址接入方式、码域非正交多址接入方式、稀疏编码多址接入方式中的至少一项；正交多址接入方式包括时域正交接入方式、频域正交接入方式、正交频分多址接入方式中的至少一项。
[0189]
可选地，在本技术的一个实施例中，预设优化约束包括光信号的非负实数约束、发射总功率约束、非正交多址接入功率分配系数约束、用户服务质量约束、多用户和速率约束和单用户速率约束中的至少一项。
[0190]
可选地，在本技术的一个实施例中，预设目标包括无线光通信系统的误码率最小化、信道容量最大化好多用户最小速率最大化中的至少一项。
[0191]
可选地，在本技术的一个实施例中，获取模块200包括：优化单元和第一调整单元。
[0192]
其中，优化单元，用于基于视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息，结合发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，对光学智能反射表面参数进行优化，得到最优光学智能反射表面参数。
[0193]
第一调整单元，用于根据各用户的总信道增益，调整发射端各用户的发射功率分配系数，得到最优发射端发射功率分配系数。
[0194]
可选地，在本技术的一个实施例中，基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置10还包括：第一调整模块和第二调整模块。
[0195]
其中，调整模块，用于基于用户的改变指令，调整光学智能反射表面参数，并基于光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变总信道增益。
[0196]
可选地，在本技术的一个实施例中，调整模块包括：第二调整单元和第三调整单元。
[0197]
其中，第二调整单元，用于调整光学智能反射表面的反射单元的朝向角度或者控制电压的方式。
[0198]
第三调整单元，用于利用码本查找法或几何计算法将反射单元对准相应的发射机的led和接收机，使得反射单元将led发射的光束反射至对应的接收机，以进行光学智能反射表面参数中发射机、光学智能反射表面和接收机之间的对准关系的调整。
[0199]
需要说明的是，前述对基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置，此处不再赘述。
[0200]
根据本技术实施例提出的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置，进行用户分组优化，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式，优化光学智能反射表面参数和发射端发射功率分配系数，从而结合最优光学智能反射表面参数、最优发射端发射功率分配系数和多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输，可以有效降低无线光通信系统的均方误差和误码率，增加无线光通信系统的系统容量，提升多用户接入能力，减少障碍物对无线光通信的影响，从而有效提高了无线光通信的空间复用增益、增加了无线光通信系统的信道容量、提升了多用户接入能力。由此，解决了相关技术中，在障碍物遮挡情况下，无线光通信系统通信易被中断的技术问题。
[0201]
图6为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
[0202]
存储器601、处理器602及存储在存储器601上并可在处理器602上运行的计算机程序。
[0203]
处理器602执行程序时实现上述实施例中提供的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。
[0204]
进一步地，电子设备还包括：
[0205]
通信接口603，用于存储器601和处理器602之间的通信。
[0206]
存储器601，用于存放可在处理器602上运行的计算机程序。
[0207]
存储器601可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0208]
如果存储器601、处理器602和通信接口603独立实现，则通信接口603、存储器601和处理器602可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为isa)总线、外部设备互连(peripheral component，简称为pci)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，简称为eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0209]
可选地，在具体实现上，如果存储器601、处理器602及通信接口603，集成在一块芯片上实现，则存储器601、处理器602及通信接口603可以通过内部接口完成相互间的通信。
[0210]
处理器602可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为cpu)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为asic)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
[0211]
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。
[0212]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0213]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0214]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0215]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，
可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0216]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0217]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0218]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0219]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法，其特征在于，包括以下步骤：利用预设优化约束优化至少一个用户分组，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式；获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数；结合所述最优光学智能反射表面参数、所述最优发射端发射功率分配系数和所述多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用优化约束优化用户分组，并确定多用户之间的多址接入方式，包括：基于视距路径和智能表面反射路径的信道状态信息，结合发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，计算每个用户的视距路径信道增益和智能表面发射路径信道增益；根据所述每个用户的视距路径信道增益和预设目标，结合所述预设优化约束，利用预设优化方法优化所述用户分组；基于优化后的用户分组匹配最佳多址接入方式。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述最佳多址接入方式为同组多用户信号采用非正交多址接入方式或正交多址接入方式，不同组多用户信号采用正交多址接入方式；其中，所述非正交多址接入方式包括功率域非正交多址接入方式、码域非正交多址接入方式、稀疏编码多址接入方式中的至少一项；所述正交多址接入方式包括时域正交接入方式、频域正交接入方式、正交频分多址接入方式中的至少一项。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设优化约束包括光信号的非负实数约束、发射总功率约束、非正交多址接入功率分配系数约束、用户服务质量约束、多用户和速率约束和单用户速率约束中的至少一项。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设目标包括无线光通信系统的误码率最小化、信道容量最大化好多用户最小速率最大化中的至少一项。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数，包括：基于所述视距路径和所述智能表面反射路径的信道状态信息，结合所述发射机、光学智能反射表面和接收机的位置信息，对所述光学智能反射表面参数进行优化，得到所述最优光学智能反射表面参数；根据各用户的总信道增益，调整发射端各用户的发射功率分配系数，得到所述最优发射端发射功率分配系数。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：基于用户的改变指令，调整所述光学智能反射表面参数；基于所述光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变所述总信道增益。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述光学智能反射表面参数，改变无线光通信的智能表面反射路径信号，以改变所述总信道增益，包括：调整所述光学智能反射表面的反射单元的朝向角度或者控制电压的方式；
利用码本查找法或几何计算法将所述反射单元对准相应的所述发射机的led和所述接收机，使得所述反射单元将所述led发射的光束反射至对应的所述接收机，以进行所述光学智能反射表面参数中所述发射机、所述光学智能反射表面和接收机之间的对准关系的调整。9.一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信装置，其特征在于，包括：分组模块，用于利用预设优化约束优化至少一个用户分组，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式；获取模块，用于获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数；通信模块，用于结合所述最优光学智能反射表面参数、所述最优发射端发射功率分配系数和所述多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用所述多用户信号传输策略进行信号传输。10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-8任一项所述的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-8任一项所述的基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法。

技术总结
本申请公开了一种基于光学智能反射表面的无线光下行多址接入通信方法，其中，方法包括：利用预设优化约束优化至少一个用户分组，并根据优化后的至少一个用户分组确定多用户之间的多址接入方式；获取智能表面反射的最优光学智能反射表面参数和最优发射端发射功率分配系数；结合最优光学智能反射表面参数、最优发射端发射功率分配系数和多址接入方式，生成相应的多用户信号传输策略，以利用多用户信号传输策略进行信号传输。由此，解决了无线光通信系统通信易被中断的技术问题，减小了由于串行干扰消除的非理想性导致的系统性能恶化，提高了无线光通信的空间复用增益、增加了无线光通信系统的信道容量、提升了无线光通信系统的多用户接入能力。的多用户接入能力。的多用户接入能力。


技术研发人员：杨昉 刘泽浩 宋健 潘长勇 王军
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/9/14