[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

说明书

本发明公开一种高铁下智能反射表面（IS）辅助信道估计与检测方法，属于轨道交通无线通信领域。针对IS辅助移动通信而导致的快时变信道估计问题，提出了通过历史经验信道估计和合成信道检测，来提高经过IS辅助通信后信道估计准确度和信号恢复的方法。该方法包括以下步骤：首先，给出本发明的实现流程框图，根据该框图建立高铁无线信道估计数学模型；然后，通过对信道进行信道估计；最后，经过信号检测方法，在较高的信道估计准确度下，能够较好的对输入比特流进行恢复。本发明的高铁下智能反射表面（IS）辅助信道估计与检测方法，能够利用历史信道估计值准确地估计出当前信道特征，并经过合成信道检测较好的恢复输入信号比特流。

技术领域

本发明设计无线通信技术领域，特别涉及一种高铁下智能反射表面辅助信道估计与检测方法。

背景技术

高铁信道下无线通信技术在不断地革新、进步。而传统的高铁场景存在高速移动、穿透损耗强、移动中断、数据率低等特点。相对于传统直射信道，智能反射表面（IS）辅助通信为通信增添反射信道的同时可以对通信的多普勒平移、移动中断高、多径效应等不足进行动态补偿。因此研究IS辅助通信在高铁场景下的应用非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铁下智能反射表面辅助信道估计与检测方法，该方法的关键是通过根据列车历史行驶信道经验和IS辅助信道动态补偿对无线通信信道状态进行估计并检测恢复信号比特流。通过IS辅助角度反射先对多普勒平移进行动态补偿，然后根据前（K-1）次列车行驶过程中的无线信道对第K次列车的信道状态进行估计，并通过检测方案对IS辅助通信的合成信道进行比特流检测恢复，达到提高系统容量的同时，提高快时变信道的估计。

本发明的目标是这样实现的：

一种高铁下智能反射表面辅助信道估计与检测方法，特征是：

根据铁路轨道分布的固定性，在固定轨道旁安置IS反射装置，对信号的多径传播和多普勒平移进行动态补偿，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，然后通过特定检测方法对IS辅助通信的合成信道进行发射信息检测恢复。方法包括以下四个过程：信号传输过程、IS反射控制和历史信道经验获取过程、快时变信道估计过程和信号比特流检测恢复过程：

过程1、信号传输过程——列车移动中继代替列车内所有用户与源基站进行通信。信号一方面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，从而形成直射信道传播路径。另一方面通过非规则化路径先通过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，此过程有了两段反射信道传播路径。

过程2、IS反射控制和历史信道经验获取过程——源基站发送控制信号，将回程链路上传的回程信息（包括信号信息和列车速度等信息）通过源基站发送到IS的CPU控制端，再通过CPU智能的控制IS的反射角度，从而利用IS对源基站发送的信号进行相位的调整而不改变其幅值。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，源基站通过回程链路信息控制获取历史信道经验数据。

过程3、快时变信道估计过程——信号通过发射器发射出来之后，通过毫米波衰落进行传输。一方面通过直射路径传输，另一方面通过每个IS上的M个反射元素对源基站N根天线发射的信号进行反射。然后利用回程链路回程到源基站的信息，通过历史信道经验的基扩展模型（HiBEM）对快时变信道进行估计。由于系统存在直射路径和反射路径，因此需要分别对直射路径和反射路径进行信道估计。对合成信道估计结果可以表示为：

G_c =(y_cX(XX^H)^-1)- H_c（1）