用于可配置表面的信道估计制造技术

本公开涉及使用可(重)配置表面的通信系统的接收设备处的信道估计。信道估计包括波束成形搜索，以获得可配置表面的训练后的反射系数和信号在接收设备处的到达角AoA。然后，基于可配置表面以及接收设备处获得的AoA，推导出可配置表面的反射系数用于发射设备与可配置表面之间的理想信道部分。根据训练后的反射系数与估计后的反射系数之间的关系，执行发射设备与可配置表面之间的信道特性的估计。可以在用户移动性跟踪中使用这种信道估计。用户移动性跟踪中使用这种信道估计。用户移动性跟踪中使用这种信道估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可配置表面的信道估计


[0001]本公开涉及通信设备处的信道估计，这些设备通过可配置表面上的反射与其他通信设备进行通信。

技术介绍

[0002]毫米波(Millimeter
‑
wave，mmWave)通信已经成为5G通信系统的关键技术之一。虽然mmWave由于其较宽的信号带宽可以实现高数据速率和高频谱效率，但是通常会遭受严重的路径损耗和通信设备之间视线的阻挡。
[0003]可重配置智能表面(Reconfigurable intelligent surface，RIS)已经被讨论作为一种提高无线通信性能的技术。RIS的元素可以使入射波朝向任何期望的方向反射、折射、吸收或聚焦。这种功能可以有助于克服上面提到的mmWave传播条件问题，包括路径衰减和阻挡。
[0004]然而，由于RIS元素的无源(passive)性以及多输入多输出(multiple
‑
input multiple
‑
output，MIMO)系统产生的估计开销，RIS
‑
辅助通信中的信道估计仍然是主要关注的问题。

技术实现思路

[0005]描述了用于在通信系统中估计信道的方法和技术，该通信系统包括经由可配置表面彼此通信的接收设备和发射设备。
[0006]本专利技术由独立权利要求的范围限定。有些进一步的示例性实施例是从属权利要求的主题。
[0007]根据实施例，提供了一种方法，用于在接收设备处估计发射设备与接收设备之间的信道(BS
>‑
UE)的特性，该信道包括可配置表面上的反射，该方法包括执行波束成形搜索以用于通过信道(BS
‑
UE)进行信号传输，从而获得：可配置表面的训练后的反射系数，以及信号在接收设备处的到达角AoA；基于可配置表面的训练后的反射系数和在接收设备处获得的AoA，估计用于发射设备与可配置表面之间的理想信道(BS
‑
RIS)的可配置表面的估计后的反射系数；以及根据训练后的反射系数与估计后的反射系数之间的关系，估计发射设备与可配置表面之间的信道(BS
‑
RIS)的特性。
[0008]在参考附图考虑到以下描述和所附权利要求时，当前所公开主题的这些及其他特征和特性，以及操作的方法和结构的相关元素的功能连同部件的组合和制造的经济性将变得更加明显，所有的附图构成了本说明书的一部分。然而，应当清楚理解，附图仅仅是出于说明和描述的目的，并且不旨在作为对所公开主题的限制的定义。如说明书和权利要求书所用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代。
附图说明
[0009]对各种实施例的本质和优点的理解可以通过参考以下附图来实现。
[0010]图1是用于实施本公开的一些实施例的系统的示意图。
[0011]图2是说明用于信道估计的分级波束搜索算法过程的示意图。
[0012]图3是说明用于信道估计的装置的示例性实施方式的框图。
[0013]图4是说明用于信道估计和跟踪的方法的流程图。
[0014]图5是说明当G是具有5条路径的几何模型时用于理想信道G以及在方位角(azimuth)域(左图)和仰角(elevation)域(右图)中的主要波束图案的示意图。
[0015]图6是说明包括RIS在内的信道的接收机和发射机的通信设备的示意图。
[0016]根据某些示例实施方式，各个图中相同的附图标记和符号表示相同的元素。
具体实施方式
[0017]出于下文描述目的，术语“端”、“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“横向”、“纵向”及其派生词将与其在附图中被定向的所公开主题相关。然而，应当理解，所公开的主题可以假设各种替代的变型和步骤顺序，除非明确指定相反情况。还应当理解，附图中说明的以及以下说明书中描述的具体设备和过程仅仅是所公开主题的示例性实施例或方面。因此，除非另有指示，否则与本文所公开的实施例或方面相关的具体尺寸和其他物理特性不应被视为限制性。
[0018]除非明确这样描述，否则本文所用的方面、组件、元素、结构、动作、步骤、功能、指令和/或诸如此类不应该被解释为关键的或必要的。另外，如本文所用，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”和“至少一个”可互换使用。此外，如本文所用，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合，和/或诸如此类)，并且可以与“一个或多个”或“至少一个”可互换使用。在旨在仅一个项目的情况下，使用术语“一个”或类似的语言。另外，如本文所用，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”或诸如此类旨在是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在意味着“至少部分地基于”。
[0019]可重配置智能表面(RIS)也被称为智能可重配置表面(IRS)。本文中，它们也被更简单地称为可重配置表面或可配置表面。换言之，可配置表面是包括多个具有可(重)配置反射特性的元素的表面。
[0020]通常，RIS是具有大量反射元素的均匀平面阵列。每个反射元素都适于被动地反射入射信号，并向其引入相移。与镜子相反，RIS能够调整反射角和电场强度。RIS技术可以支持MIMO系统控制和改善无线信道。可调整无源元素仅通过改变其相位和增益就可以单独地将入射的电磁(electro
‑
magnetic，EM)波引向任何特定方向。调整这些元素可以允许使反射信号的多路径对齐，以便它们在接收机处被建设性地添加。使用适当的RIS尺寸和反射系数，反射信号是这种波束，其中波束的宽度与RIS的尺寸成反比。RIS元素被动地反射信号，它们易于实施，具有低成本部署，并且最重要的是不会造成噪声放大。
[0021]另一方面，RIS也带来了诸如信道估计的挑战。由于RIS由大量的无源元素构成，RIS
‑
辅助的通信网络在可靠地估计信道方面上面临困难。为了克服这些困难，已经提出了一些信道估计技术，大多是遵循一些简化的假设。
[0022]在mmWave中，信道估计变得更加关键，很少有人关注这些高频段。在一些工作中，关于基站(base station，BS)与RIS之间的信道的先验知识。然而，考虑到信道BS
‑
RIS是已
知的和时不变的不太实际，因为mmWave信道对任何微小的变化都很敏感，这些微小变化可能是由BS与RIS之间的任何散射体引起的。此外，通过运用单个BS、RIS和用户设备(user equipment，UE)之间的mmWave MIMO信道的稀疏性，已经提出了一些两阶段级联信道估计协议。在接收阶段，引入了具有高角域信息的波束搜索方法；然后在发射阶段，提出了估计高分辨率级联信道的自适应网格匹配追踪算法。
[0023]这种信道估计技术取决于级联信道概念或者一些限制性假设，以用于估计信道BS...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，用于在接收设备(135)处估计发射设备(110)与接收设备(135)之间的信道(BS
‑
UE)的特性，所述信道包括可配置表面(120)上的反射，所述方法包括：执行波束成形搜索以用于通过信道(BS
‑
UE)进行信号传输，从而获得：
‑
可配置表面(120)的训练后的反射系数，以及
‑
信号在接收设备(135)处的到达角AoA；基于在接收设备(135)处获得的AoA，估计用于发射设备(110)与可配置表面(120)之间的理想信道(BS
‑
RIS)的所述可配置表面(120)的估计后的反射系数；以及根据训练后的反射系数与估计后的反射系数之间的关系，估计发射设备(110)与可配置表面(120)之间的信道(BS
‑
RIS)的特性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，估计所述估计后的反射系数：
‑
包括以下步骤：从接收设备(135)处的AoA估计可配置表面处的信号的离去角AoD；以及
‑
基于可配置表面处的估计后的AoD。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述反射系数是根据以下公式来估计，所述反射系数是根据以下公式来估计，所述反射系数是根据以下公式来估计，以及其中
‑
φ
n,m
是所述可配置表面的第(n，m)元素的反射系数，
‑
γ
n,m
是所述可配置表面的第(n，m)元素的反射增益，γ
n,m
是预定的，
‑
j是虚数单位，
‑
λ是信号的波长，
‑
dx是在x方向上可配置表面的元素之间的间距，
‑
dy是在y方向上可配置表面的元素之间的间距，
‑
是可配置表面处的预定仰角AoA，
‑
是可配置表面处的预定方位角AoA，
‑
是可配置表面处的估计AoD的高度AoD，以及
‑
是可配置表面处的估计AoD的方位角AoD。4.根据权利要求3所述的方法，其中估计后的非理想信道(BS
‑
RIS)的特性是根据以下关系获得的修改后的信道矩阵RIS)的特性是根据以下关系获得的修改后的信道矩阵其中：
‑
是对角矩阵，在其对角线上包括估计后的反射系数，Θ＝diag{vec(φ
n,m
)}；
‑
是发射设备(110)与可配置表面(120)之间的理想信道(BS
‑
RIS)的信道矩阵，其中和分别是理想信道在基站处的仰角和方位角AoD，并且和分别是理想信道在可配置表面处的仰角和方位角AoA；
‑
Θ
V
′
是对角矩阵，在其对角线上包括训练后的反射系数；以及
‑
(Θ
V
′
)
‑1是对角矩阵Θ
V
′
的逆矩阵。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述修改后的信道矩阵对应于通过将信道矩阵G的每元素的绝对值设置为1而从发射设备(110)与可配置表面(120)之间的信道的信道矩阵G获得的矩阵，以及所述方法还包括以下步骤：基于修改后的信道矩阵确定修改后的信道矩阵6.根据权利要求5所述的方法，其中，修改后的信道矩阵通过迭代重加权算法来确定。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述训练后的反射系数由发射设备来配置。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述波束成形搜索包括分级波束成形搜索，所述分级波束成形搜索包括在多个V层中执行波束成形搜索的第一阶段，其中对于所述多个层的第一层之后的每个当前层：
‑
搜索预定数量的波束以在当前层中找到最佳波...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨拉赫，
申请(专利权)人：伟视达电子工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：