【技术实现步骤摘要】
双时间尺度协同感知的毫米波智能超表面信道估计方法
[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于协同感知的双时间尺度智能超表面辅助混合构型毫米波通信系统的多用户信道估计方法。
技术介绍
[0002]毫米波大规模多输入多输出（massive MIMO）是实现5G及6G网络容量要求的关键技术之一。然而，传统的全数字MIMO系统（即每个天线由独立的射频链驱动）面临着一些实际问题，例如，功耗、硬件复杂和系统成本。为了解决上述问题，混合架构（即大量的天线连接到少量的射频链）提出，以在系统性能和能源消耗之间取得平衡。然而，混合毫米波系统的能耗不能满足实际应用的要求，同时还要面对毫米波信道的固有特性，如高传播损耗和高阻塞概率。
[0003]为了提高毫米波系统的能效性和可靠性，研究人员提出了智能超表面（RIS）的相关概念，以低能耗和低硬件复杂度的全被动智能反射元件以增大覆盖区域，成为未来通信具有研究潜力的技术之一。具体来说，智能超表面是一个由大量无源反射元件组成的可编程元表面。通过调整设计超表面上的反射元件，可以动态地...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.双时间尺度协同感知的毫米波智能超表面信道估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、场景假设和信道模型；步骤2、根据基站端与感知智能超表面之间的距离，设计感知信号长度，并确定最大盲区距离，以在基站端获取与智能超表面间的最强视距达到角；步骤3、设计智能超表面的移相器相位，在基站端与智能超表面间进行大时间尺度协同感知，获取两者之间的等效信道；通过利用基站端与智能超表面之间的视距角度，来克服其等效信道感知过程中的相位模糊问题；步骤4、通过依次开启智能超表面单元在基站端接收用户发出的训练序列，获得小时间尺度的与用户与智能超表面间的信道状态信息。2.根据权利要求1所述的双时间尺度协同感知的毫米波智能超表面信道估计方法，其特征在于，步骤1具体方法如下：智能超表面辅助下的毫米波通信系统场景描述如下：考虑一个智能超表面辅助的模数混合架构多用户毫米波MISO系统，其中基站端配备个天线和射频链，系统在具有个反射元件的智能超表面的协助下，对个单天线用户传输数据流；假设毫米波通信信道是在一个相干时隙内的慢衰落莱斯信道；当假设基站端与用户端的视距链路被障碍物所阻挡时，毫米波通信系统在智能超表面协助下的通信信道模型由两部分构成：基站端与智能超表面之间的上行准静态高维信道矩阵，以及智能超表面与用户端下行低维信道矩阵，表示如下：其中，表示总用户与智能超表面上第个反射元件之间的信道，表示第个用户与智能超表面之间的下行信道；在基站端和智能超表面的天线阵列均采用均匀线性阵列；智能超表面上的反射元素系数矩阵可表示为；其中，
分别表示智能超表面中第个反射元件的幅度和相位调节系数。3.根据权利要求2所述的双时间尺度协同感知的毫米波智能超表面信道估计方法，其特征在于，步骤2具体方法如下：在大时间尺度上通过协同感知对基站端与智能超表面之间的准静态信道进行信道估计；首先，确定信道带宽的情况下，基于基站端与智能超表面之间的距离设计相应感知信号长度及波形并确定基站端感知的最大盲区距离；考虑到毫米波信道的高传输损耗，智能超表面的部署偏向基站侧；基站端通过所发射的接收感知信号，以获取基站端与智能超表面的最强传播路径；基站端从到发射感知波束，波束搜索步长为，其中为观测方向数；波束感知矩阵为，基站端第列感知波束向量，，设计如下：其中，，为智能超表面到基站端可能的到达角，其感知波束向量的特性为；由于智能超表面采用的是均匀线性天线阵列，开启智能超表面的任一反射元件，并设计为,则基站端波束在第个可能的到达角度接收的经第个智能超表面上的反射元件反射的信号形式可表示如下：其中，为基站端发送的导频信号，为第个 反射元件的开启时智能超表面与基站端信道所对应的上行信道；，是服从均值为0，方差为的加性高斯白噪声；式（3）中参数上标
“”
表示共轭；因此，总共个观测方向中产生最大值的波束方向角度，为可能的智能超表面在基站端的最强到达角度，即：
其中，表示是产生最大值的角度，依据式（4）的测量结果，得到的智能超表面相对于基站端的视距达到角度，设计基站端的波束赋形向量，。4.根据权利要求3所述的双时间尺度协同感知的毫米波智能超表面信道估计方法，其特征在于，步骤3具体方法如下：通过下行链路，基站端向智能超表面发送导频，通过上行链路智能超表面反射回基站端；导频信号经过智能超表面反射到基站端的传输模...
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