[發明專利]一種高鐵下智能反射表面輔助信道估計與檢測方法

有效

• 申請號: 202011252055.3
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112073134B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 丁青鋒;石輝;羅靜
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309;H04L25/02;H04W4/029;H04W4/42
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1.一種高鐵下智能發射輔助信道估計與檢測方法，其特征在于，

應用于高鐵場景下，其中列車移動中繼作為用戶與源基站通信的中介，車內用戶與列車移動中繼進行通信；直射信號通過源基站發送毫米波波束經過空間傳播到達移動列車中繼；散射信號通過非規則化路徑先經過固定在軌道旁邊的多個IS進行智能角度反射，然后再傳播到列車移動中繼進行通信；列車移動中繼將接收到直射路徑和反射路徑所傳播的信號，列車接收到信號后通過直射回程鏈路和反射回程鏈路傳播導頻信號，其中對于反射路徑，首先根據列車的行駛速度、列車位置和基站、IS、軌道三者之間的相對距離計算出在一個通信時隙內，由列車高速移動所帶來的多普勒平移角度，然后將計算出的多普勒平移角度作為IS反射角并通過基站發送至IS的CPU控制端，再通過CPU智能的控制IS的反射角度，以此來利用IS對源基站發送的信號進行相位的調整而不改變其幅值來對信號的多徑傳輸和多普勒平移進行動態補償；接著利用固定軌道的特點，通過固定區域歷史信道經驗對當時信道狀態進行信道估計，最后通過合成信道檢測方法對IS輔助通信的合成信道進行發射信息檢測恢復。

2.根據權利要求1所述的一種高鐵下智能發射輔助信道估計與檢測方法，其特征在于，固定軌道中每一次列車經過都會獲取一次歷史信道經驗數據，根據列車行駛固定的特點，將這些固定軌道的直射路徑信道信息和反射信道信息數據存儲在源基站數據庫，源基站通過數據庫獲取歷史信道經驗數據；高速列車旁邊的每一個基站都可以存儲并分析接收到歷史車次中從用戶發送過來的信號，計算出無線信道的自相關矩陣，通過基站基于估計出的前K-1次列車的信道：h_k ,k=1,2,…,K-1，以及計算得到對應的自相關矩陣：R_hk,k=1,2,…,K-1，并用平均值 E{R_hk}表示第k次列車經過的信道傳輸自相關矩陣；接著對信道自相關矩陣R_hk進行奇異值分解得到R_hk=BVU,U是信道自相關矩陣R_hk的特征向量矩陣，V是信道自相關矩陣R_hk的特征值對角矩陣，所以歷史信道經驗的基擴展模型-HiBEM的基矩陣B由U的前Q列組成表示為B=U(:,1:Q)，將基矩陣B代入自然選擇IS方法估計的基擴展模型-BEM的表達式則可得到信道估計誤差為：e=(B(B^HB)^-1B-I_N)h)；其中I_N是單位對角矩陣，h是列車估計信道矩陣，源基站發送控制信號給CPU控制關閉IS反射功能，通過HiBEM模型對直射路徑狀態信息進行信道估計，并獲取直射路徑信道狀態信息；源基站發送控制信號CPU控制IS控制反射功能開啟，通過HiBEM模型對整體信道進行估計，并獲取系統信道狀態信息；通過將系統狀態信息減去直射路徑的信道狀態信息獲取IS反射信道狀態信息，再利用HiBEM模型對反射路徑信道進行經驗數據分析并估計出反射路徑信道狀態信息。

3.根據權利要求1所述的一種高鐵下智能反射輔助信道估計與檢測方法，其特征在于，合成信道檢測時，第一步，輸入車載中繼接收信號y和基站發射信號x的外部信息初值0和1，并計算y的后驗概率均值和方差，通過y的后驗概率的均值方差和y的外部信息計算初值計算出y的外部信息；第二步，通過第一步計算出來y的外部信息和x的外部信息初值計算x的后驗概率的均值方差，然后計算出x的外部信息；第三步，根據第二步x的外部信息值計算x的后驗概率均值方差；第四步，根據第三步計算的x的后驗概率均值方差計算x的外部信息，并作為下一次計算x的外部信息的修正值；第五步，通過線性變化y=Ax，其中A為所有通信的合成信道，然后計算y的后驗概率均值和方差，然后通過第五步計算的y的后驗概率均值、方差和第一步求得的y的外部信息計算y的外部信息值，并作為下一次計算y的外部信息的修正值，經過幾次迭代后，算法將收斂，并且可以通過后驗概率解碼器輸出,使用硬判決來獲得x的估計值。