[发明专利]一种高铁下智能反射表面辅助信道估计与检测方法

权利要求书

1.一种高铁下智能发射辅助信道估计与检测方法，其特征在于，

应用于高铁场景下，其中列车移动中继作为用户与源基站通信的中介，车内用户与列车移动中继进行通信；直射信号通过源基站发送毫米波波束经过空间传播到达移动列车中继；散射信号通过非规则化路径先经过固定在轨道旁边的多个IS进行智能角度反射，然后再传播到列车移动中继进行通信；列车移动中继将接收到直射路径和反射路径所传播的信号，列车接收到信号后通过直射回程链路和反射回程链路传播导频信号，其中对于反射路径，首先根据列车的行驶速度、列车位置和基站、IS、轨道三者之间的相对距离计算出在一个通信时隙内，由列车高速移动所带来的多普勒平移角度，然后将计算出的多普勒平移角度作为IS反射角并通过基站发送至IS的CPU控制端，再通过CPU智能的控制IS的反射角度，以此来利用IS对源基站发送的信号进行相位的调整而不改变其幅值来对信号的多径传输和多普勒平移进行动态补偿；接着利用固定轨道的特点，通过固定区域历史信道经验对当时信道状态进行信道估计，最后通过合成信道检测方法对IS辅助通信的合成信道进行发射信息检测恢复。

2.根据权利要求1所述的一种高铁下智能发射辅助信道估计与检测方法，其特征在于，固定轨道中每一次列车经过都会获取一次历史信道经验数据，根据列车行驶固定的特点，将这些固定轨道的直射路径信道信息和反射信道信息数据存储在源基站数据库，源基站通过数据库获取历史信道经验数据；高速列车旁边的每一个基站都可以存储并分析接收到历史车次中从用户发送过来的信号，计算出无线信道的自相关矩阵，通过基站基于估计出的前K-1次列车的信道：h_k ,k=1,2,…,K-1，以及计算得到对应的自相关矩阵：R_hk,k=1,2,…,K-1，并用平均值 E{R_hk}表示第k次列车经过的信道传输自相关矩阵；接着对信道自相关矩阵R_hk进行奇异值分解得到R_hk=BVU,U是信道自相关矩阵R_hk的特征向量矩阵，V是信道自相关矩阵R_hk的特征值对角矩阵，所以历史信道经验的基扩展模型-HiBEM的基矩阵B由U的前Q列组成表示为B=U(:,1:Q)，将基矩阵B代入自然选择IS方法估计的基扩展模型-BEM的表达式则可得到信道估计误差为：e=(B(B^HB)^-1B-I_N)h)；其中I_N是单位对角矩阵，h是列车估计信道矩阵，源基站发送控制信号给CPU控制关闭IS反射功能，通过HiBEM模型对直射路径状态信息进行信道估计，并获取直射路径信道状态信息；源基站发送控制信号CPU控制IS控制反射功能开启，通过HiBEM模型对整体信道进行估计，并获取系统信道状态信息；通过将系统状态信息减去直射路径的信道状态信息获取IS反射信道状态信息，再利用HiBEM模型对反射路径信道进行经验数据分析并估计出反射路径信道状态信息。

3.根据权利要求1所述的一种高铁下智能反射辅助信道估计与检测方法，其特征在于，合成信道检测时，第一步，输入车载中继接收信号y和基站发射信号x的外部信息初值0和1，并计算y的后验概率均值和方差，通过y的后验概率的均值方差和y的外部信息计算初值计算出y的外部信息；第二步，通过第一步计算出来y的外部信息和x的外部信息初值计算x的后验概率的均值方差，然后计算出x的外部信息；第三步，根据第二步x的外部信息值计算x的后验概率均值方差；第四步，根据第三步计算的x的后验概率均值方差计算x的外部信息，并作为下一次计算x的外部信息的修正值；第五步，通过线性变化y=Ax，其中A为所有通信的合成信道，然后计算y的后验概率均值和方差，然后通过第五步计算的y的后验概率均值、方差和第一步求得的y的外部信息计算y的外部信息值，并作为下一次计算y的外部信息的修正值，经过几次迭代后，算法将收敛，并且可以通过后验概率解码器输出,使用硬判决来获得x的估计值。