申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2022-05-18

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN114978821B

主分类号：H04L25/02

分类号：H04L25/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2022.09.16#实质审查的生效;2022.08.30#公开

摘要：本发明公开了一种面向6G智能反射表面辅助通信系统的协同信道估计方法，包括：在第一阶段，用户方发射导频信号，基站及辅助方接收信号并且进行分离反射信道估计；在第二阶段，辅助方发射导频信号，基站接收信号并且进行分离反射信道估计；在第三阶段，对第一阶段及第二阶段估计得到的信道参数进行计算处理，得各分离反射信道完整的信道状态信息，该方法能够完整的估计两个分离反射信道的信道状态信息。

主权项：1.一种面向6G智能反射表面辅助通信系统的协同信道估计方法，其特征在于，包括：在第一阶段，基于协同感知的分离反射信道估计方案的系统模型中包括一个配置Nt天线的用户方、一个配置Na天线的辅助方、一个配置Nr天线的基站、一个含有Ns个反射单元的RIS和一个RIS控制器，用户方和RIS之间的信道表示为且G中的每个信道独立服从相同的复高斯分布RIS和辅助方之间的信道表示为且J中的每个信道独立服从相同的复高斯分布RIS和基站之间的信道表示为且H中的每个信道独立服从相同的复高斯分布用户方发射导频信号，基站及辅助方接收信号并且进行分离反射信道估计；在第二阶段，辅助方发射导频信号，基站接收信号并且进行分离反射信道估计；在第三阶段，对第一阶段及第二阶段估计得到的信道参数进行计算处理，得各分离反射信道完整的信道状态信息；所述在第一阶段，用户方发射导频信号，基站及辅助方接收信号并且进行分离反射信道估计的过程为：a用户方发射导频信号Xub，经过信道G的投影、RIS的反射以及信道H的映射，被基站接收，接收信号为Yub，采用PiRec-SRCE方案进行分离反射信道估计：①配置两个RIS反射相移矩阵Φubl，l＝0，1，对应的接收信号为：Yubl＝HΦublGXub+Zubl，l＝0，1设RIS反射单元数Ns小于基站天线数量Nr，且信道矩阵H列满秩，则联立两个接收信号Yub0和Yub1，消去信道G的参数信息，得到： ②定义中间变量 由最小二乘估计可以得到中间变量F1的估计值为： 其中，Ns＞Nt时，Yub1Yub1H存在不可逆的情况③对信道矩阵H进行奇异值分解，有H＝U1∑1V1H，代入F1的定义式，得到：F1＝U1∑1V1HΦub0Φub1-1[U1∑1V1HHU1∑1V1H]-1U1∑1V1HH＝w11Λ1w12H其中，w11＝U1∑1V1H，w12＝U1∑1-1V1H，Λ1＝Φub0Φub1-1，Λ1对角线上的元素值λi即为矩阵F1的特征值，并且w11保存了F1的特征向量，由于w11＝U1∑1V1H且H＝U1∑1V1H，则H的各列即为F1的特征向量；④在Nr＝M1M2Nt，则用户方发射M1M2个导频块并且构造M1M2个辅助矩阵使等式成立，此时基站的接收信号为： 由此构造新的接收信号模型为： 使用新的接收信号形式和分别替代中间变量F1的估计值中的Yub0和Yub1，得到 ⑤根据之前的分析，由于的特征向量应该接近H的列向量，并且在假设噪声独立时，联合优化问题等价于分离优化问题，由此构造如下优化问题：P1.1：s.t.||hi||2＝1其中，hi为信道H的列向量，即有由P1.1中的目标函数定义为： 对进行奇异值分解，有代入P1.1中的目标函数得到：P1.2：s.t.||hi||2＝1其中，当hi在∑2中最小奇异值对应的奇异向量上的投影最大时，上述优化问题中的目标函数能够取到最小值，由于相位对信道估计的影响，得到带有相位因子的信道H中第i个RIS反射单元对应信道方向的估计结果为： ⑥由于信道相位的影响，得到hi*之后还需要进行相位校准工作，给每个hi*加上一个旋转角度αi，将估计信道和实际信道对齐，以最大限度提高与接收信号的相关性，消去信道相位对信道方向估计性能评估的影响，由此构造一个优化问题：P1.3：s.t.||αi||2＝1其中，Hd，i为信道H的Ns个信道中第i个RIS反射单元对应信道的方向，αi为信道H和信道G的第i个RIS反射单元对应信道的总相位，由优化问题P1.3，信道H的第i个RIS反射单元对应信道方向的估计值为重复以上过程，获得信道H的所有方向信息Hd的估计值⑦由接收信号Yub0，0得到： 进一步，由于RIS反射相移矩阵Φub0和辅助矩阵Ψub0均已知，则有： 对上式进行行归一化处理，得信道G的所有方向信息Gd的估计值⑧采用最小二乘估计，得信道G和信道H的幅度乘积A1＝HaGa的估计值为： 由此，估计出带有相位信息的信道H的方向信道G的方向以及两个信道的总幅度b用户方发射导频信号，经过信道G的投影、RIS的反射以及信道J的映射，被辅助方接收，采用PiRec-SRCE方案进行分离反射信道估计，估计出带有相位信息的信道J的方向信道G的方向以及两个信道的总幅度在第二阶段，辅助方发射导频信号，基站接收信号并且进行分离反射信道估计的具体过程为：辅助方发射导频信号，经过辅助方一RIS之间的信道的投影、RIS反射相移矩阵的反射以及RIS-基站之间的信道的映射，被基站接收，然后采用PiRec-SRCE方案，估计出带有相位信息的信道H的方向信道J的方向以及两个信道的总幅度在第三阶段，对第一阶段及第二阶段估计得到的信道参数进行计算处理，得各分离反射信道完整的信道状态信息的具体过程为：a根据阶段一和阶段二估计出的总幅度的估计值和则有： 其中，为所有分离反射信道的总幅度，则各信道总幅度的估计值为： b由以上估计所得参数和得信道H、信道G及信道J的幅度估计值分别为： c基于以上信息，得到信道H、信道G和信道J的完整信道状态信息的估计值分别为：

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百度查询： 西安交通大学 面向6G智能反射表面辅助通信系统的协同信道估计方法

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