[發明專利]基于智能反射表面輔助無線通信系統漸進式信道估計方法

在審

• 申請號: 202011387959.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112769719A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 鄭倍雄;林少娥;陳芳炯;余婧
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/0413
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

本發明公開了一種基于智能反射表面輔助無線通信系統漸進式信道估計方法，步驟如下：S1、用戶順序發送OFDM訓練符號，同時智能反射表面調整初始反射狀態；S2、基站從接收到的訓練符號中提取出用戶到基站等價合并信道在導頻承載子載波上的頻率響應；S3、基站運用三角內插點法得到用戶到基站等價合并信道在所有子載波上的頻率響應；S4、基站提取用戶到基站直達鏈路的信道頻率響應和用戶?智能反射表面?基站級聯鏈路的匯總信道頻率響應；S5、存儲信道頻率響應；S6、基站利用信道頻率響應優化智能反射表面的無源波束賦形向量，并將優化結果反饋給控制器；S7、重復步驟S2?S6，直至獲得所有與子表面相關聯的信道頻率響應。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種基于可重構智能反射表面輔助的正交頻分復用無線通信系統漸進式信道估計和提取方法。

背景技術

在過去的十年中，人們廣泛研究了各種無線通信技術，例如毫米波通信和大規模多輸入多輸出系統，以追求高數據速率、高能效，低延遲的通信系統性能。隨著第五代(5G)無線通信系統的研究深入，更多的問題亟待解決，目前大部分的無線通信技術都不能單獨支持所有5G要求和應用，并且它們中的大多數需要昂貴的硬件，越來越高的復雜性和能量消耗問題嚴重阻礙了它們的廣泛實際應用。

可重構智能表面(RIS)(又稱智能反射表面)已成為一種創新技術，旨在提高未來無線網絡技術的覆蓋范圍，吞吐量和能量/頻譜效率。具體地說，智能反射表面是由大量低成本單位元素組成的平面表面，每個單位元素都能夠獨立調節反射信號的幅度和相移，從而重新配置無線傳播環境。與現有技術如放大和轉發繼電器相比，智能反射表面以全雙工模式工作，不會產生自干擾和熱噪聲，而且幾乎是無源組件，因此可以大大降低硬件成本和能耗。

為了表征智能反射表面輔助無線通信系統的理論性能上限，在以往的工作中通常假定在基站(AP)處可獲得完美的信道狀態信息(CSI)。但是，由于完全無源的智能反射表面缺乏信號處理和發送/接收功能，并且涉及大量的單位元素，因此智能反射表面輔助系統中的信道估計是最具挑戰性的問題之一。在現有的智能反射表面信道估計工作中，通常先一次估計相關的信道狀態信息，然后將其用于設計智能反射表面處的無源波束賦形，以最大程度地提高數據傳輸的可達率。然而以一次性方式估計所有所需的信道狀態信息將導致數據傳輸的長時間延遲。為了減少數據傳輸的時延，目前亟待提出一種新的漸進式執行信道估計的方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有智能反射表面輔助系統中信道估計的缺點和不足，基于智能反射表面元素分組，提出了一種基于智能反射表面輔助無線通信系統漸進式信道估計方法，通過設計二進制反射訓練模式來逐步估計連續子幀上與每個子表面相關的信道狀態信息。

本發明的目的通過采取如下技術方案達到：

一種基于智能反射表面輔助無線通信系統漸進式信道估計方法，應用于具有智能反射表面輔助的OFDM無線通信系統，該無線通信系統包括至少一個具有K個天線的基站、至少一個智能反射表面、一個智能反射表面控制器和一個用戶，智能反射表面具有M₀個元素單元，該M₀個元素單元被分為η組，每個組包含M個子表面，其中每組單元反射信道具有強相關性，所述統漸進式信道估計方法包括初始化過程和更新過程，其中，

初始化過程如下：

S1、用戶順序發送第0個和第1個OFDM訓練符號，同時智能反射表面的反射狀態調整為φ⁽⁰⁾和φ⁽¹⁾，分別對應于第0個和第1個OFDM訓練符號的傳輸；

S2、基站對接收到的OFDM訓練符號進行離散傅里葉變換，抽取導頻承載子載波上的接收數據，并左乘導頻序列對角矩陣的逆，得到用戶到基站等價合并信道在導頻承載子載波上的頻率響應和

S3、基站運用三角內插點法，得到用戶到基站等價合并信道在子載波上的頻率響應r⁽⁰⁾和r⁽¹⁾，過程如下：