[发明专利]基于智能反射表面辅助无线通信系统渐进式信道估计方法

说明书

本发明公开了一种基于智能反射表面辅助无线通信系统渐进式信道估计方法，步骤如下：S1、用户顺序发送OFDM训练符号，同时智能反射表面调整初始反射状态；S2、基站从接收到的训练符号中提取出用户到基站等价合并信道在导频承载子载波上的频率响应；S3、基站运用三角内插点法得到用户到基站等价合并信道在所有子载波上的频率响应；S4、基站提取用户到基站直达链路的信道频率响应和用户‑智能反射表面‑基站级联链路的汇总信道频率响应；S5、存储信道频率响应；S6、基站利用信道频率响应优化智能反射表面的无源波束赋形向量，并将优化结果反馈给控制器；S7、重复步骤S2‑S6，直至获得所有与子表面相关联的信道频率响应。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于可重构智能反射表面辅助的正交频分复用无线通信系统渐进式信道估计和提取方法。

背景技术

在过去的十年中，人们广泛研究了各种无线通信技术，例如毫米波通信和大规模多输入多输出系统，以追求高数据速率、高能效，低延迟的通信系统性能。随着第五代(5G)无线通信系统的研究深入，更多的问题亟待解决，目前大部分的无线通信技术都不能单独支持所有5G要求和应用，并且它们中的大多数需要昂贵的硬件，越来越高的复杂性和能量消耗问题严重阻碍了它们的广泛实际应用。

可重构智能表面(RIS)(又称智能反射表面)已成为一种创新技术，旨在提高未来无线网络技术的覆盖范围，吞吐量和能量/频谱效率。具体地说，智能反射表面是由大量低成本单位元素组成的平面表面，每个单位元素都能够独立调节反射信号的幅度和相移，从而重新配置无线传播环境。与现有技术如放大和转发继电器相比，智能反射表面以全双工模式工作，不会产生自干扰和热噪声，而且几乎是无源组件，因此可以大大降低硬件成本和能耗。

为了表征智能反射表面辅助无线通信系统的理论性能上限，在以往的工作中通常假定在基站(AP)处可获得完美的信道状态信息(CSI)。但是，由于完全无源的智能反射表面缺乏信号处理和发送/接收功能，并且涉及大量的单位元素，因此智能反射表面辅助系统中的信道估计是最具挑战性的问题之一。在现有的智能反射表面信道估计工作中，通常先一次估计相关的信道状态信息，然后将其用于设计智能反射表面处的无源波束赋形，以最大程度地提高数据传输的可达率。然而以一次性方式估计所有所需的信道状态信息将导致数据传输的长时间延迟。为了减少数据传输的时延，目前亟待提出一种新的渐进式执行信道估计的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有智能反射表面辅助系统中信道估计的缺点和不足，基于智能反射表面元素分组，提出了一种基于智能反射表面辅助无线通信系统渐进式信道估计方法，通过设计二进制反射训练模式来逐步估计连续子帧上与每个子表面相关的信道状态信息。

本发明的目的通过采取如下技术方案达到：

一种基于智能反射表面辅助无线通信系统渐进式信道估计方法，应用于具有智能反射表面辅助的OFDM无线通信系统，该无线通信系统包括至少一个具有K个天线的基站、至少一个智能反射表面、一个智能反射表面控制器和一个用户，智能反射表面具有M₀个元素单元，该M₀个元素单元被分为η组，每个组包含M个子表面，其中每组单元反射信道具有强相关性，所述统渐进式信道估计方法包括初始化过程和更新过程，其中，

初始化过程如下：

S1、用户顺序发送第0个和第1个OFDM训练符号，同时智能反射表面的反射状态调整为φ⁽⁰⁾和φ⁽¹⁾，分别对应于第0个和第1个OFDM训练符号的传输；

S2、基站对接收到的OFDM训练符号进行离散傅里叶变换，抽取导频承载子载波上的接收数据，并左乘导频序列对角矩阵的逆，得到用户到基站等价合并信道在导频承载子载波上的频率响应和

S3、基站运用三角内插点法，得到用户到基站等价合并信道在子载波上的频率响应r⁽⁰⁾和r⁽¹⁾，过程如下：