一种智能反射面辅助云接入网的信道估计方法技术

一种智能反射面辅助云接入网的信道估计方法，属于无线通信技术领域。其特点在于分三个阶段对用户UE到提供服务的射频拉远头RRH和IRS的直连信道和反射信道进行估计，并在每个阶段的信道估计中运用导频分配方法；单天线UE通过RRH与基带处理单元BBU池通信，并在UE和RRH之间部署多个IRS；RRH对接收到的信号进行压缩，然后通过前传链路传输到BBU池。本发明专利技术针对IRS辅助的C

【技术实现步骤摘要】
一种智能反射面辅助云接入网的信道估计方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种针对智能反射面IRS辅助云接入网C
‑
RAN的信道估计方法。

技术介绍

[0002]随着移动用户和无线设备的急剧增长，以及诸如增强现实/混合现实/虚拟现实(AR/MR/VR)、工业自动化、触觉互联网等新的无线应用的迅速出现，在即将到来的物联网IoE时代，5G在支持大规模/无所不在互联的高需求时，可能会遇到各种挑战。因此，传统的无线通信系统已经无法满足现在的通信需求。
[0003]针对上述挑战，云接入网C
‑
RAN是一个有望缓解现在通信需求的无线通信系统。云接入网主要由基带处理单元BBU、射频拉远头RRH和天线组成，BBU向后集成为BBU池，BBU池与RRH由前传链路相连接，RRH则更靠近用户。云接入网的主要特点是基带信号处理可以迁移到BBU池中，从而RRH就只负责简单的传输和接收。由于有些用户与RRH相距较远，因此可以通过智能反射面IRS来辅助用户接入到RRH。IRS由无源反射单元组成，每一个单元的反射特性(幅度、相位)是数字可控的，因此可以形成期望的反射波束。与传统的中继不同，它可以智能的重构无线网络环境，有效的提升无线网络的各方面性能。
[0004]通过IRS辅助C
‑
RAN的接入链路，用户通过直连链路和反射链路将信号传输到RRH，RRH通过压缩接收信号，再经过前传链路将信号传输到BBU池。该系统的性能取决于前期信道状态信息CSI的获取，因此有效的信道估计方法是迫切需要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种针对智能反射面IRS辅助云接入网C
‑
RAN的信道估计方法，分三个阶段对用户到提供服务的射频拉远头RRH和IRS的直连信道和反射信道进行估计，并在每个阶段的信道估计中运用导频分配方法，以较少的导频资源获取更高精度的信道状态信息CSI。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种智能反射面辅助云接入网的信道估计方法，C
‑
RAN接入链路通过IRS的辅助，以较少的导频资源获取更高精度的信道状态信息为目的，分三个阶段对用户到提供服务的RRH和IRS的直连信道和反射信道进行估计，并在每个阶段的信道估计中运用导频分配方法，具体步骤如下：
[0008]1.1)基于IRS辅助的C
‑
RAN的接入链路传输系统中，用户通过RRH与BBU池进行通信，将多个IRS部署在用户和RRH之间，辅助用户接入RRH；链路传输系统中有K个单天线用户UE，有I个RRH，每个RRH有M根接收天线，在用户和RRH之间部署有J个IRS，每个IRS有N个反射单元；RRH对接收信号进行压缩，再通过前传链路传输到BBU池；
[0009]1.2)在信道估计阶段的t时刻用户k向RRH发送信号各RRH通过直连链路和IRS的反射链路接收用户发送的信号，第i个RRH，RRHi,i＝1,
…
,I在时刻t接收到的信号表示
为：
[0010][0011]其中表示第k个用户到RRHi的直连信道,h
i,k
的协方差矩阵为α
i,k
I，α
i,k
表示h
i,k
的路径损耗。p表示用户的相同发射功率。表示为RRHi服务的IRS集合。φ
j,n,t
表示第j个IRS的第n个反射单元在第t个时刻对所考虑的相干块的反射系数，满足g
k,j,n
＝u
k,j,n
r
i,j,n
表示从第k个用户通过第j个IRS的第n个IRS反射单元到第i个RRH的UE
‑
IRS
‑
RRH反射信道。其中为用户k到第j个IRS的整体通道，其中u
k,j
的协方差矩阵为α
k,j
I，α
k,j
表示u
k,j
的路径损耗。为第j个IRS到第i个RRH的整体通道，其中R
i,j
的协方差矩阵为α
i,j
NI,α
i,j
表示R
i,j
的路径损耗。z
(t)
表示时刻t时RRHi处的加性高斯白噪声(AWGN)，其协方差矩阵为σ2I。
[0012]进一步的，关闭所有IRS元件，即φ
j,n,t
＝0，估计所有用户到提供服务的RRH的直连信道。定义为一阶段用户k发送的导频序列，则第一阶段时刻t(t＝1,
···
,τ1)的RRHi接收信号为
[0013][0014]2.1)在整个一阶段RRHi处接收到的信号为
[0015][0016]其中
[0017]2.2)对于导频序列正交的不同用户，有其中q2＝
‑
1，此时τ1≥K。则可得到
[0018]2.3)依据步骤2.1)和2.2)可得到
[0019][0020]其中表示重用导频的用户集合。
[0021]2.4)依据步骤2.3)即可得到一阶段LMMSE信道估计器为
[0022][0023]其中表示的第c个元素。
[0024]进一步的，打开所有IRS反射单元，只有一组典型用户组向RRHi发送非零导频符号，即估计其到提供服务的RRH和IRS的反射信道。定义为二阶段用户k的导频序列，则在第二阶段的时隙t(t＝τ1+1,
…
,τ1+τ2)中在RRHi处的接收信号为
[0025][0026]3.1)在第二阶段，由于对h
i,k
的估计不完善，上式给出的时隙t(t＝τ1+1,
…
,τ1+τ2)在RRHi处的有效接收信号可以表示为
[0027][0028]3.2)此时我们对二阶段采用分时处理。假设在τ1‑
t
k
+1≤t≤τ1+t
k
阶段，只让二阶段用户集合中的用户k发送非零导频符号，则在τ1‑
t
k
+1≤t≤τ1+t
k
阶段，RRHi处的有效接收信号则表示为
[0029][0030]其中j
k
存在且唯一；
[0031][0031][0031]表示重用导频的用户集合，
[0032]3.3)此时令a
k
＝a
k'
＝[1,
…
,1]T
，并且构造一个使得rank(Φ
k
)＝N的Φ
k
，这种Φ
k
的构造是基于DFT矩阵的，即
[0033][0034]其中q2＝
‑
1。在这种情况下，t
k
≥N，它遵循Φ
k
(Φ
k
)
H
＝t
k
I。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能反射面辅助云接入网的信道估计方法，其特征在于：通过IRS辅助C
‑
RAN接入链路，分阶段对用户到提供服务的RRH和IRS的直连信道和反射信道进行估计，具体包括如下步骤：1.1)基于IRS辅助的C
‑
RAN的接入链路传输系统中，用户通过RRH与BBU池进行通信，将多个IRS部署在用户和RRH之间，辅助用户接入RRH；链路传输系统中有K个单天线用户UE，有I个RRH，每个RRH有M根接收天线，在用户和RRH之间部署有J个IRS，每个IRS有N个反射单元；RRH对接收信号进行压缩，再通过前传链路传输到BBU池；1.2)在信道估计阶段的t时刻用户k向RRH发送信号各RRH通过直连链路和IRS的反射链路接收用户发送的信号，第i个RRH，RRHi,i＝1,
…
,I在时刻t接收到的信号表示为：其中表示第k个用户到RRHi的直连信道,h
i,k
的协方差矩阵为α
i,k
I，α
i,k
表示h
i,k
的路径损耗，p表示用户的相同发射功率，表示为RRHi服务的IRS集合，φ
j,n,t
表示第j个IRS的第n个反射单元在第t个时刻对所考虑的相干块的反射系数，满足g
k,j,n
＝u
k,j,n
r
i,j,n
表示从第k个用户通过第j个IRS的第n个IRS反射单元到第i个RRH的UE
‑
IRS
‑
RRH反射信道，其中为用户k到第j个IRS的整体通道，其中u
k,j
的协方差矩阵为α
k,j
I，α
k,j
表示u
k,j
的路径损耗，为第j个IRS到第i个RRH的整体通道，其中R
i,j
的协方差矩阵为α
i,j
NI,α
i,j
表示R
i,j
的路径损耗，z
(t)
表示时刻t时RRHi处的加性高斯白噪声(AWGN)，其协方差矩阵为σ2I。2.根据权力要求1所述的一种智能反射面辅助云接入网的信道估计方法，其特征在于，关闭所有IRS元件，即φ
j,n,t
＝0，估计所有用户到提供服务的RRH的直连信道，定义为一阶段用户k发送的导频序列，则第一阶段时刻t(t＝1,
···
,τ1)的RRHi接收信号为：2.1)在整个一阶段RRHi处接收到的信号为：其中2.2)对于导频序列正交的不同用户，有其中q2＝
‑
1，此时τ1≥K，则可得到
2.3)依据步骤2.1)和2.2)可得到其中表示重用导频的用户集合；2.4)依据步骤2.3)即可得到一阶段LMMSE信道估计器为其中表示的第c个元素。3.根据权力要求1所述的一种智能反射面辅助云接入网的信道估计方法，其特征在于，打开所有IRS反射单元，只有一组典型用户组向RRHi发送非零导频符号，即估计其到提供服务的RRH和IRS的反射信道；定义为二阶段用户k的导频序列，则在第二阶段的时隙t(t＝τ1+1,
…
,τ1+τ2)中在RRHi处的接收信号为：3.1)在第二阶段，由于对h
i,k
的估计不完善，上式给出的时隙t(t＝τ1+1,
…
,τ1+τ2)在RRHi处的有效接收信号可以表示为3.2)此时我们对二阶段采用分时处理，假设在τ1‑
t
k
+1≤t≤τ1+t
k
阶段，只让二阶段用户集合中的用户k发送非零导频符号，则在τ1‑
t
k
+1≤t≤τ1+t
k
阶段，RRHi处的有效接收信号则表示为其中j
k
存在且唯一，存在且唯一，存在且唯一，表示重用导频的用户集合，3.3)此时令a
k
＝a
k'
＝[1,
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昱，杨鹏弘，陈嘉驰，彭宏，张清清，韩会梅，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：