[發(fā)明專利]一種基于可重構智能表面的非迭代參數聯(lián)合估計方法

有效

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• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114172597B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 杜建和;程遠;關亞林;何晶
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: H04B17/345
• 分類號: H04B17/345;G06F17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于可重構智能表面的非迭代參數聯(lián)合估計方法。針對可重構智能表面輔助多輸入多輸出系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有信道估計方法中，大量可重構智能表面無源元件的存在導致復雜度過高以及未考慮相位噪聲帶來實際估計精度較低的問題。其實現(xiàn)步驟為：1)考慮塊衰落信道場景，用戶連續(xù)發(fā)送導頻和數據信息至可重構智能表面，再經可重構智能表面反射到基站，在基站側構建基于四階張量的收發(fā)端存在相位噪聲的接收信號模型；2)基站對接收到的導頻信號執(zhí)行向量化操作并按一定順序堆疊重排，構造具有Khatri?Rao結構的矩陣；3)根據矩陣的特殊結構，首先利用Khatri?Rao因式分解估計出級聯(lián)信道和聯(lián)合相位噪聲，再重復運用該非迭代算法獲得單獨的信道和收發(fā)端相位噪聲；4)將估計出來的信道和相位噪聲作為已知信道狀態(tài)信息，基站進一步借助接收到的觀測信號恢復用戶傳輸的數據信息。本發(fā)明對于聯(lián)合估計信道、相位噪聲和數據信息都具有較高的精度，而且算法復雜度也較低，因此在實際通信場景中更加適用。

技術領域

本發(fā)明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種基于可重構智能表面的非迭代參數聯(lián)合估計方法。

背景技術

電磁波在傳輸過程中經歷的路徑損耗以及周圍物體的吸收、反射和折射，都會極大削弱通信系統(tǒng)性能。為解決這一問題，目前已將可重構智能表面應用到無線通信領域，它由大量低功耗、低成本的無源電子元件構成，被安裝在用戶和基站之間的平整物體表面。通過適當調整可重構智能表面的反射系數，使信號在免受障礙物干擾下朝期望的方向傳輸。

可重構智能表面輔助通信系統(tǒng)需要獲得準確的信道狀態(tài)信息使波束賦形增益最大化，因此，在可重構智能表面輔助通信系統(tǒng)中，對信道狀態(tài)信息的估計具有重要意義。然而，由于可重構智能表面的排列結構導致幾乎所有元件都是無源的，使它無法參與導頻的傳輸、接收和處理，而且大量的無源元件也會造成信道維度的急劇增加。因此，如何為可重構智能表面輔助的通信系統(tǒng)設計一個高效的信道估計算法已成為目前學術界研究的熱點。

近年來，很多文獻已經提出了各種關于可重構智能表面輔助通信系統(tǒng)的信道估計方法。有文獻提出了一種基于雙鏈路導頻傳輸的方法獲得準靜態(tài)基站-可重構智能表面信道，同時借助傳統(tǒng)的最小二乘方法估計時變可重構智能表面-用戶信道。考慮基于張量的估計算法，有文獻提出了兩種迭代方案包括基于交替最小二乘(ALS)和基于向量近似消息傳遞(VAMP)的算法來估計基站-可重構智能表面和可重構智能表面-用戶信道。然而，上述文獻都沒有考慮由發(fā)射機和接收機振蕩器的缺陷產生的相位噪聲的影響。事實上，相位噪聲是導致載波間干擾和常見相位誤差的一個不可忽視因素。因此，現(xiàn)有方法在信道估計中通常會出現(xiàn)相對較高的誤差，不適用于大多數存在相位噪聲的實際場景。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于可重構智能表面的非迭代參數聯(lián)合估計方法，以快速獲得所有信道及相位噪聲信息并將其用于數據信息檢測。

技術方案：本發(fā)明所述的一種基于可重構智能表面的非迭代參數聯(lián)合估計方法包括：

考慮塊衰落信道場景，用戶連續(xù)發(fā)送導頻和數據信息至可重構智能表面，再經可重構智能表面反射到基站，在基站側構建基于四階張量的收發(fā)端存在相位噪聲的接收信號模型；

基站對接收到的導頻信號執(zhí)行向量化操作并按一定順序堆疊重排，構造具有Khatri-Rao結構的矩陣；

根據矩陣的特殊結構，首先利用Khatri-Rao因式分解估計出級聯(lián)信道和聯(lián)合相位噪聲，再重復運用該非迭代算法獲得單獨的信道和收發(fā)端相位噪聲；

將估計出來的信道和相位噪聲作為已知信道狀態(tài)信息，基站進一步借助接收到的觀測信號恢復用戶傳輸的數據信息。

進一步的，考慮塊衰落信道場景，用戶連續(xù)發(fā)送導頻和數據信息至可重構智能表面，再經可重構智能表面反射到基站，在基站側構建基于四階張量的收發(fā)端存在相位噪聲的接收信號模型，具體包括：