[发明专利]一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：基于Saleh-Valenzuela信道模型建立通信系统模型；

步骤2：通信系统模型中的多天线的基站将具有已知信息的导频信号传输至RIS，通过RIS辅助后传输给多个单天线的用户，获取第k个用户的接收信号矩阵；

步骤3：将基站到RIS的信道与RIS到用户的信道级联成一个级联信道，并获取级联信道矩阵；

步骤4：在T个时刻后，第k个用户向基站发送正交导频信号，基于级联信道矩阵获取基站的初始接收信号矩阵；

步骤5：基于毫米波的稀疏性将级联信道矩阵从空间域转换到虚拟角域，得到信道估计的稀疏表示；

步骤6：采用基于行-结构稀疏的改进压缩感知算法进行矩阵恢复，完成信道估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，所述的步骤2中，第k个用户的接收信号矩阵的表达式为：

y_k(t)＝GΘh_ks_k(t)+w_k(t)

其中，为基站到RIS的信道，为RIS到第k个用户的信道，为RIS的相移矩阵，为相移矩阵的第M个相移向量，w_k(t)为第k个用户的噪声矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，所述的步骤3中，级联信道矩阵的表达式为：

其中，为空间域的级联信道矩阵，θ(t)为RIS的反射系数。

4.根据权利要求3所述的一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，所述的步骤4中，基于级联信道矩阵获取基站的初始接收信号矩阵的表达式为：

Y_k＝H_kΦ+W_k

其中，为T时段内基站的接收信号，H_k为空间域的级联信道矩阵，Φ＝[θ(1)，…,θ(t),…,θ(T)]为T时段内RIS的反射系数矩阵，W_k＝[w_k(1),…,w_k(t),…w_k(T)]为T时段内的噪声矩阵，其概率密度函数满足均值为零，方差为σ²I_N的循环对称复高斯分布，σ²为噪声功率。

5.根据权利要求4所述的一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，所述的步骤5中，得到信道估计的稀疏表示的过程具体包括以下步骤：

步骤501：将空间域的级联信道矩阵H_k转换到虚拟角域，得到角度域中的级联信道矩阵，即稀疏信道矩阵；

步骤502：将得到稀疏信道矩阵代入基站处的初始接收信号矩阵中得到中间接收信号矩阵；

步骤503：对中间接收信号矩阵进行变形和化简，得到接收信号矩阵。

6.根据权利要求5所述的一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，所述的步骤501中，稀疏信道矩阵的表达式为：

其中，为角度域中的级联信道矩阵，即稀疏信道矩阵，和均为具有角度分辨率的字典酉矩阵，为字典酉矩阵A_R的共轭矩阵。

7.根据权利要求5所述的一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，所述的步骤502中，中间接收信号矩阵的表达式为：

其中，为字典酉矩阵A_T的共轭矩阵。

8.根据权利要求5所述的一种基于压缩感知的RIS辅助毫米波系统的信道估计方法，其特征在于，所述的步骤503中，接收信号矩阵的表达式为：

其中，为接收信号矩阵，作为观测矩阵，为噪声矩阵，为矩阵恢复所需的传感矩阵。