[發(fā)明專利]工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)RIS輔助通信中基于導(dǎo)頻重構(gòu)的反射信道估計方法

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• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114866377A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜清河;張力康;王萌;張睿博
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L5/00;H04L67/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明公開了一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)RIS輔助通信中基于導(dǎo)頻重構(gòu)的反射信道估計方法，包括：將RIS反射相移矩陣進行分組，其中，每組分別進行反射信道估計的基礎(chǔ)方案Baseline Estimation；在時域上發(fā)射多個導(dǎo)頻塊，并且結(jié)合輔助矩陣，構(gòu)造新的信號模型，并利用新的信號模型進行反射信道估計的PiRec?SRCE方案，該方法能夠準(zhǔn)確進行反射信道估計，同時計算的復(fù)雜性較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種反射信道估計方法，具體涉及一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)RIS輔助通信中基于導(dǎo)頻重構(gòu)的反射信道估計方法。

背景技術(shù)

未來6G無線蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)沉浸化、智慧化、全域化的發(fā)展趨勢，移動終端數(shù)量和數(shù)據(jù)流量預(yù)計將會大幅增長，基站需要為海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供連接，但物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分布在各個角落，受限于位置因素，很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與基站之間由于障礙物的阻擋，其通信鏈路無法進行可靠通信，這對于在6G時代實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的萬物互聯(lián)是一大阻礙，這也阻礙了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)與制造和其他工業(yè)過程的結(jié)合，無法更好的提高自動化效率和生產(chǎn)率。大規(guī)模MIMO傳播環(huán)境中所需要的高復(fù)雜度以及部署具有大量天線陣列的基站將會大大增加硬件成本和實際功耗。RIS輔助的無線通信技術(shù)已被視為一個很有前途的無線電技術(shù)，也是未來6G的關(guān)鍵備選技術(shù)之一，在實現(xiàn)低功耗、節(jié)能、高速、大規(guī)模通信和低延遲無線通信等方面具有巨大潛力，可以滿足6G無線網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)需求，被認為是一種具有成本效益和能源效益的解決方案。

典型的RIS由一個具有大量反射超材料單元的平面陣列組成，每個反射單元可以提供一個相移，通過對RIS反射相移矩陣進行編程，將入射的電磁波反射至期望的方向。RIS能夠擴大通信中的覆蓋范圍，也能夠在提高期望信號功率的同時抑制干擾，使系統(tǒng)構(gòu)建一個適合于通信的無線環(huán)境，以達到能量聚焦或能量置零的目的，這將會提高系統(tǒng)的性能和整體安全性。在實際應(yīng)用場景中，由于發(fā)射端可靠的波束形成需要準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息，RIS控制器能夠根據(jù)這些信道狀態(tài)信息來控制RIS反射相移矩陣，使其以精確的角度將入射電磁波反射至期望的方向，所以，為RIS輔助的無線通信系統(tǒng)開發(fā)一種合適的信道估計算法是非常重要的。除此之外，RIS技術(shù)的引入使通信信道由兩條信道級聯(lián)而成，并且RIS具有大量反射單元，這給反射信道估計帶來了極大的挑戰(zhàn)性。

大多數(shù)研究工作關(guān)注了RIS輔助無線通信系統(tǒng)中的級聯(lián)信道估計問題；然而，對兩個反射信道分別進行估計能夠更好的提升系統(tǒng)性能，并且能夠應(yīng)用于更多的實際場景中。但是，反射信道估計本身存在不確定性問題，無法估計出全部信道狀態(tài)信息。此外，反射信道估計的方案普遍存在發(fā)射天線數(shù)量大于RIS反射單元數(shù)量的限制；然而實際中的信道估計多為上行傳輸，基站天線數(shù)量較多而用戶端天線數(shù)量較少，這就造成發(fā)射天線數(shù)量遠遠小于RIS反射單元數(shù)量，為RIS反射相移矩陣進行分組的操作帶來較大的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)RIS輔助通信中基于導(dǎo)頻重構(gòu)的反射信道估計方法，該方法能夠準(zhǔn)確進行反射信道估計，同時計算的復(fù)雜性較低。

為達到上述目的，本發(fā)明所述的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)RIS輔助通信中基于導(dǎo)頻重構(gòu)的反射信道估計方法包括以下步驟：

將RIS反射相移矩陣進行分組，其中，每組分別進行反射信道估計的基礎(chǔ)方案Baseline Estimation；

在時域上發(fā)射多個導(dǎo)頻塊，并且結(jié)合輔助矩陣，構(gòu)造新的信號模型，并利用新的信號模型進行反射信道估計的PiRec-SRCE方案。

還包括：

構(gòu)建RIS輔助的MIMO無線通信系統(tǒng)中的反射信道估計的信道模型和傳輸信號模型；

將級聯(lián)的兩個反射信道分別表示為幅度、方向和相位相乘積的結(jié)構(gòu)；

分別估計出兩個反射信道的方向以及兩個反射信道的總幅度。

構(gòu)建RIS輔助的MIMO無線通信系統(tǒng)中的反射信道估計的信道模型和傳輸信號模型的具體過程為：