具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于反射放大面对抗同频干扰的方法，包括以下步骤：

S1.构建基于反射放大面对抗同频干扰的通信系统；

S2.给定干扰机的参考功率阈值L，根据干扰机的发射功率P_I与参考功率阈值L的大小关系进行发射系数设计：

(1)若干扰的发射功率P_I大于或等于阈值L，即L≤P_I，则基于干扰抑制比最小化设计反射系数；

(2)若干扰的发射功率P_I小于阈值L，即L＞P_I，则基于系统容量最大化设计反射系数。

其中，如图2所示，所述通信系统包括一个发射机、一个接收机、至少一个干扰机和一个放大反射面；

所述放大反射面由N个放大反射器组成，每个放大反射器放大反射电磁波并改变其相位，每个放大反射器的原理如图3所示，放大系数α由放大反射器的天线和负载决定：

其中Z_L和Z_A分别为负载和天线的阻抗，天线的阻抗为

Z_A＝R_A+jX_A

其中R_A＞0为实部表达了天线的电阻值，jX_A为虚部表达了天线的电抗；而在偏置电压下，负载成负阻抗性质，即，

Z_L＝-R_L+jX_L

其中-R_L＜0为实数表示负载的负电阻值，jX_L为虚部表示了负载的电抗；因此放大反射器的放大系数为：

通过调节负载的电阻电抗，就能够调节放大系数；

发射机发射有用信号给接收机，与此同时，存在干扰机发射出了干扰信号阻碍了期望信号的接收，在通信环境中设置的放大反射面，用来放大反射环境中的干扰信号，在空域中抵消直射径的干扰信号，同时增强有用信号；

考虑只有一个干扰机，接收机收到的信号如下：

其中是发射机到接收机的信道系数向量，是干扰机到接收机的信道系数向量，是发射机到放大反射面的信道系数矩阵，H_T＝[h_T,1,h_T,2,…,h_T,N]^H；是发射机到放大反射面的信道系数矩阵，H_I＝[h_I,1,h_I,2,…,h_I,N]^H,是放大反射面到接收机的信道系数向量；g＝[g₁,g₂,…,g_N]^H，是一个对角矩阵表示每个反射放大器的反射系数，z₀是期望为0且方差为1白噪声，而是反射放大面接收到的噪声；

上述接收信号实际上等价于

其中C_T＝GH_T是发射机-放大反射面-接收机的级联信道系数矩阵，C_I＝GH_I是干扰机-放大反射面-接收机的级联信道系数矩阵，G＝diag[g₁,g₂,…,g_N]，而a＝[α₁,α₁,…,α_N]^T是反射系数向量，通过设计a，就能够控制干扰信道使其信道增益变为零。

在本申请的实施例中，所述发射机为单天线或多天线发射机；所述接收机为单天线接收机，所述干扰机为单天线或多天线干扰机。

所述基于干扰抑制比最小化设计反射系数的过程包括：

第一步、在不使用反射放大面时，接收机接收到的干扰信号功率为其中P_I是干扰的发射功率；在使用反射放大面后，接收机收到的干扰信号为因此干扰抑制比为：

第二步、为了最小化干扰抑制比，提出如下干扰抑制比最小化问题：

其中，α_max是反射系数幅度的最大值；

第三步、根据上述问题，设计一组反射系数实现最小化干扰抑制比，且使得反射系数向量的模最小，即也是就反射面能耗最小，反射系数为：

其中且通过对矩阵进行最大秩分解给出，r是矩阵的秩。

在本申请的实施例中，当所述矩阵C_I是一个行满秩矩阵时，即N≥M_I＝r时，设计反射系数为：

对应的自干扰抑制比为

由此，自干扰被完全抑制。

在本申请的实施例中，所述干扰机的数量为K时，干扰抑制比变为

其中且P_k是第k个干扰机的发射功率，是第k个干扰机到接收机的信道系数向量，C_k是第k个干扰机-放大反射面-接收机级联信道系数矩阵；

反射系数变为

其中且通过对进行最大秩分解给出，其中r是矩阵的秩。其中是A_I的共轭转置矩阵。

反射放大面不但可以抑制干扰同时也可以增强有用信号，因此为了使得通信系统的性能达到最大，提出了已经系统容量最大化的反射系数设计方法：

首先，系统模型可得，在所述基于系统容量最大化设计反射系数的过程包括：

给定一组反射系数为a＝[α₁,α₁,…,α_N]^T，干扰下的信道容量大小为：

其中P_T是发射机的发射功率，为了最大化容量，因为log(·)是一个单调递增函数，故最大化信干噪比

最大化信干噪比的问题是一个非凸问题，通过如下算法来得到最优的反射系数a^*来最大化通信场景的容量。

首先，固定γ，问题(9)转换为

且设a^(γ)为问题(10)的最优解，那么当f(γ)＝0时，得到γ＝γ^*，且对应的问题(9)和问题(10)的最优解一样，即，

函数f(γ)是单调增函数，因此采取二分迭代法来解决问题(9)，其中每次迭代，解决问题(10)；问题(10)也是一个的凸-凹问题，可以通过(Convex-Concave-procedure，CCP)技术来解决这个问题。CCP技术是一个迭代算法，每次迭代，我们解决问题(10)的近似问题。而上一次迭代后的解作为当前迭代的一个参数；在第i次迭代中，线性化问题的目标函数(10)的第二项，即，得到

其中a_i-1是第(i-1)次迭代的最优解，即上次迭代后的最优解，当固定a_i-1后，函数g(a,a_i-1)关于变量a是一个凸函数，通过解决如下问题来获得当前迭代的最优解：

其中a_i是当第i次迭代的最优解，因为问题(12)是一个凸问题，可以使用CVX等，凸优化工具解决，求解基于容量最大化的最优反射系数a^*的步骤包括：

A1：参数初始化γ_low＝0，当前信道系数t_T，t_I，g，H_T，H_I，发射功率P_T，干扰机发射功率P_I，容忍误差σ₁，σ₂，第i次迭代的输出是和G(λ_i)

A2：如果|γ_j-γ_j-1|＞σ则，进入A6；

A21：如果||a_i-a_i-1||＞σ则，进入A3；

A22：通过CVX计算a_i+1＝argmin_ag(a,a_i)；

A22：返回A21；

A3：使得并通过计算f(γ_j)；

A4：如果f(γ_j)＞0，则使得且γ_low＝γ_i；如果f(γ_j)＜0，则使得且γ_up＝γ_i；

A5：进入A2；

A6：令

在本申请的实施例中，所述干扰机的数量为多个时，公式(9)变为：

s.t.|α_n|≤α_max,n＝1,…,N

当设计好放大反射系数后，通过调节负载的电阻电抗，即可将放大发射系数调节到设定值。

以上实施例仅用以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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。