[發明專利]一種智能反射面輔助通信的波束域信道角度估計方法

有效

• 申請號: 202110042504.X
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112887002B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 黨建;李業偉;朱永東;郭榮斌;張在琛;吳亮
• 申請（專利權）人: 之江實驗室;東南大學
• 主分類號: H04B7/08
• 分類號: H04B7/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明公開了一種有智能反射面輔助通信的波束域信道的角度估計方法，針對現有的壓縮感知角度估計方法計算量大的問題，本方法通過設置智能反射面的反射系數使其形成不同的反射角度，并依次對智能反射面到達角、智能反射面離開角進行估計，從而獲得波束域信道的角度估計值。本發明減少了智能反射面輔助通信信道角度估計中的導頻開銷，操作流程也更為簡便。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種智能反射面輔助通信的波束域信道角度估計方法。

背景技術

智能反射表面是一種新型的人工電磁材料，它由大量相同結構的反射單元所構成。從微觀上看，可以人為地控制每個反射單元的反射系數(相位、幅度)，使其對入射的電磁波獨立施加可控影響；從宏觀上看，可以協同控制所有反射單元，來改變反射波束的數量、方向、散射程度等。

智能反射面的最優反射系數設置，需要以發射端-智能反射面-接收端之間的三組信道響應為依據進行設計，因此需要進行瞬時信道狀態信息(Channel StateInformation，CSI)的估計。而智能反射面在進行信號反射時，其功能上屬于被動無源器件，不具備信號接收、采樣功能，僅能從基站、用戶天線處進行信號采樣，并據此估計瞬時CSI，因此需要設計與傳統信道估計不同的信道估計技術。對于具備大量均勻密集排布、單元間隔小于半波長、距離收發端較遠、環境散射體成簇狀分布的智能反射面來說，可以將其信道建模為波束域信道模型，因此波束域信道的角度估計成了獲取CSI的重點?，F有的智能反射面波束域信道角度估計主要是通過劃分空間角度域，采用壓縮感知方法來估計角度值。但將角度域密集劃分后，問題的運算規模極大，復雜度過高。因此亟需一種新的角度估計方法來獲取信道角度，其過程不能過于復雜。

發明內容

發明目的：在智能反射面輔助通信系統中，用戶和智能反射面之間及基站和智能反射面之間均可能存在多條信道路徑，因此智能反射面會有多組不同的入射角和反射角，要把這些角度都估計出來可能需要復雜度較高的算法，如背景技術中提到的壓縮感知算法。針對這一問題，本發明提出一種智能反射面輔助通信的波束域信道角度估計方法，操作流程更為簡便，也可以獲得精確的估計角度值。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種智能反射面輔助通信的波束域信道的角度估計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：基站配備多天線，用戶配備單天線，用戶發送導頻數據，基站側利用經典譜估計方法估計出信號到達角。

步驟2：將基站接收波束方向對準智能反射面，用戶持續發送導頻數據，將其持續發送的時間分為多個等間隔的時隙，在每個時隙開始，對智能反射面的反射系數進行配置，并保持該配置直到該時隙結束。在基站側，計算并記錄每個時隙收到的信號平均功率；

步驟3：基站找到信號平均功率序列的局部極大值，并進行篩選。基站通過極大值平均功率的時隙序號找出相對應的空間角度，作為智能反射面入射角的估計值；

步驟4：基站通過步驟1中估計的到達角信息判斷智能反射面和基站之間是否存在除視距鏈路之外的非視距鏈路，若不存在，則完成估計，若存在，則轉到步驟5；

步驟5：將基站接收波束方向對準其中一條非視距鏈路的信號到達角方向，用戶持續發送導頻數據，將其持續發送的時間等分為多個連續的階段。每個階段的時間分為數量相同的等間隔時隙，不同階段的時隙序號相同。在任一階段中，每個時隙開始時，對智能反射面的反射系數進行配置，并保持該配置直到該時隙結束。在基站側，計算并記錄每個階段中所有時隙收到的信號平均功率；

步驟6：基站將不同階段中相同時隙序號對應的信號平均功率值進行相乘，在相乘的結果中找到全局最大值，把該最大值的時隙序號所對應的空間角度作為智能反射面反射角的估計值；

步驟7：基站通過步驟1中估計的到達角信息判斷智能反射面和基站之間是否存在尚未估計反射角的其他非視距鏈路，若不存在，則完成估計，若存在，則轉到步驟5；