一种基于5G应急通信车的通信信号检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及通信技术领域，公开了一种基于5G应急通信车的通信信号检测方法及系统，包括以下步骤：S1、设置5G应急通信车，所述的5G应急通信车设有K个RIS单元；分别构建RIS与发送方之间的信道矩阵、接收方与RIS之间的信道矩阵、接收方与发送方之间的信道矩阵；构建接收矩阵和发送矩阵；根据接收矩阵和发送矩阵构建接收矩阵模型；将接收矩阵模型表示为因子图；S2、对因子图采用基于高斯近似置信传播规则和期望传播规则的混合消息传递算法进行循环迭代，得到迭代好的发送矩阵、信道矩阵、RIS反射系数的估计值；S3、完成与发送方的通信信号检测。本发明专利技术解决了现有技术信号检测精度低的问题，且具有适用于应急通信车的特点。有适用于应急通信车的特点。有适用于应急通信车的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G应急通信车的通信信号检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信
，更具体的，涉及一种基于5G应急通信车的通信信号检测方法及系统。

技术介绍

[0002]急通信车是移动通信应急保障的重要手段，其作为可机动的应急基站系统，用于临时解决应急场景的信号覆盖或者话务分担需求。如因重大活动导致群众大规模聚集，通信需求激增；或因突发事件而造成某些区域通信中断等状况。然而由于射频优化、参数优化的效果不明显，因此架设应急通信车成为保障通信的最有效方法。
[0003]现有应急通信车与信源基站之间进行通信的主要传输方式为微波传输和光缆传输。其中，微波传输方式一般要求应急通信车和微波基站“相互可见”才能建立传输链路，如果微波基站与应急通信车之间有楼层阻挡或者不在视距范围内，则微波传输无法实现；其次光缆传输方式，由于应急通信车的设置地点经常很难找到光缆接入点，因此，此种传输方式应用更为受限。此外，现有的应急通信车通常为大型车辆，还存在通过路段受限、停靠场地受限、架设天气和架设时间受限，架设时间长、架设维护成本高、车辆资源紧缺等缺陷，因此，现有的应急通信车无法及时、可靠的进行移动通信应急保障。
[0004]随着消息技术的快速发展，移动通信、物联网、人工智能与大数据等技术深度融合，催生出了沉浸式业务、AI业务、数字孪生等一系新业务。这些新兴业务对5G网络提出了更高的要求。与此同时，可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）作为一种新的智能超表面技术，被认为是解决未来无线通信网络所面临困难的最具前景的技术之一。RIS可以通过控制变容二极管、PIN开关、MEMS开关、液晶、石墨烯等的偏置电压，产生各电磁单元所需的电磁行为。其单元特性以及空间排布，控制电磁波的幅度、相位、极化、波束、轨道角动量等参数，实现电磁能量的偏折、聚焦、吸波等功能，可用于天线、成像等领域。RIS进一步使用消息论的方法在超表面单元与数字消息之间建立联系，用二进制数字0/1编码来表征超表面单元，并通过各种可调手段对电磁波各参数进行实时动态调控，用同一消息超表面实现不同的功能，如波束扫描、极化转换、幅度/相位调制等，在通信、雷达、隐身等领域具有广阔的应用前景。RIS通过集成有源控制器，调控各电磁单元状态或电磁散射单元的电参数，形成特定的波束指向实现所需区域的信号补盲或增强，例如单波束反射、多波束反射、漫散射和透射等。RIS可将入射电磁波反射至另一特定区域实现信号覆盖，因此作为5G重要潜在技术之一受到业界重视。RIS通常可悬挂于建筑、墙体以及广告牌表面，实现基站非视距区域的信号增强。然而RIS的安装环境要求极简的设备架构，以实现和控制电路的集成化设计，因此产生一系列问题，例如，低剖面结构带来的品质因数（Q值）的增加。
[0005]现有通信信号检测技术有一种基于UAMP的双线性信道估计方法，包括如下步骤：步骤A、利用Kronecker积和Khatri
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Rao积性质，对RIS辅助的MIMO通信系统模型进行降维转换和化简；步骤B、对系统模型待估计量的联合后验概率密度函数进行因子分解，得到相应的因子图模型；步骤C、针对步骤B中的因子图模型设置初始化参数值，使用UAMP算法框架进
行双线性信道估计，并获得不同信道的估计值；步骤D、重复步骤C，直到算法收敛。
[0006]然而现有的通信信号检测技术存在信号检测精度低，不适用于应急通信车的问题，如何专利技术一种高精度，不适用于应急通信车的通信信号检测方法，是本
亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决现有技术信号检测精度低的问题，提供了一种基于5G应急通信车的通信信号检测方法及系统，其具有适用于应急通信车的特点。
[0008]为实现上述本专利技术目的，采用的技术方案如下：一种基于5G应急通信车的通信信号检测方法，包括以下步骤：S1、设置5G应急通信车，所述的5G应急通信车设有K个RIS单元；信源基站与用户进行通信时，根据通信的发送方和接收方，分别构建RIS与发送方之间的信道矩阵、接收方与RIS之间的信道矩阵、接收方与发送方之间的信道矩阵；根据各个信道矩阵，构建接收矩阵和发送矩阵；根据接收矩阵和发送矩阵构建接收矩阵模型；将接收矩阵模型表示为因子图；S2、对因子图采用基于高斯近似置信传播规则和期望传播规则的混合消息传递算法进行循环迭代，得到迭代好的发送矩阵、信道矩阵、RIS反射系数的估计值；S3、根据迭代好的发送矩阵、信道矩阵、RIS反射系数的估计值，完成与发送方的通信信号检测。
[0009]优选的，所述的步骤S1中，分别构建RIS与发送方之间的信道矩阵、接收方与RIS之间的信道矩阵、接收方与发送方之间的信道矩阵，具体为：设发送方具有个天线，设接收方具有个天线，设有个RIS单元在发送方和接收方之间，K、N、M均为常数；构建RIS与发送方之间的信道矩阵；构建接收方与RIS之间的信道矩阵；构建接收方与发送方之间的信道矩阵，为实数。
[0010]进一步的，所述的步骤S1中，根据信道矩阵构建接收矩阵和发送矩阵，具体为：设信道矩阵、、以及在传输阶段内保持不变，每个传输阶段包含个子传输阶段，每个子传输阶段包含个时间戳；构建发送矩阵、接收矩阵，b=。
[0011]更进一步的，所述的步骤S1中，根据接收矩阵和发送矩阵构建接收矩阵模型，具体为：设RIS反射系数为；设加性高斯白噪声为，并设加性高斯白噪声的分布为，为，为噪声点w的均方差；构建接收矩阵模型：其中，为非线性分式函数，diag（）为对角矩阵函数；根据发送方、接收方、RIS单元的分布，设定接收矩阵模型的发送矩阵的先验分布、信道矩阵F、G、H的先验分布、、RIS反射系数的先验分布，并设定噪声的统计特性以及转移概率。
更进一步的，所述的因子图中的信息包括LMMSE部分的信息和MMSE部分的信息，并且因子图中的信息还分为正向消息和负向信息。
[0012]更进一步的，所述的步骤S2中，对因子图采用基于高斯近似置信传播规则和期望传播规则的混合消息传递算法进行循环迭代，具体为：步骤S201、初始化因子图中的正向消息相关的数据的均值、方差以及协方差；步骤S202、采用高斯近似置信传播规则将因子图中LMMSE部分的消息近似为类高斯形式，采用期望传播规则将因子图中MMSE部分的信息采用期望传播规则投影为高斯分布；循环迭代更新因子图；步骤S203、判断是否达到预设的迭代结束条件；若达到，则输出迭代好的发送矩阵、信道矩阵、RIS反射系数的后验分布的均值；若未达到，则回到步骤S202循环迭代更新因子图。
[0013]更进一步的，所述的步骤S202中，采用高斯近似置信传播规则将因子图中LMMSE部分的消息近似为类高斯形式，具体为：将LMMSE部分的信息的分布通过高斯近似置信传播会将消息近似为多维高斯分布形式：其中，、分别为积分变量，为狄拉克函数，为关于的分布均值、为关于的分布均值、表示任意函数、为关于的协方差、为关于的方差；通过拉普拉斯近似以及构造矩母函数的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G应急通信车的通信信号检测方法，其特征在于： 包括以下步骤：S1、设置5G应急通信车，所述的5G应急通信车设有K个RIS单元；信源基站与用户进行通信时，根据通信的发送方和接收方，分别构建RIS与发送方之间的信道矩阵、接收方与RIS之间的信道矩阵、接收方与发送方之间的信道矩阵；根据各个信道矩阵，构建接收矩阵和发送矩阵；根据接收矩阵和发送矩阵构建接收矩阵模型；将接收矩阵模型表示为因子图；S2、对因子图采用基于高斯近似置信传播规则和期望传播规则的混合消息传递算法进行循环迭代，得到迭代好的发送矩阵、信道矩阵、RIS反射系数的估计值；S3、根据迭代好的发送矩阵、信道矩阵、RIS反射系数的估计值，完成与发送方的通信信号检测。2.根据权利要求1所述的基于5G应急通信车的通信信号检测方法，其特征在于：所述的步骤S1中，分别构建RIS与发送方之间的信道矩阵、接收方与RIS之间的信道矩阵、接收方与发送方之间的信道矩阵，具体为：设发送方具有个天线，设接收方具有个天线，设有个RIS单元在发送方和接收方之间，K、N、M均为常数；构建RIS与发送方之间的信道矩阵；构建接收方与RIS之间的信道矩阵；构建接收方与发送方之间的信道矩阵，为实数。3.根据权利要求2所述的基于5G应急通信车的通信信号检测方法，其特征在于：所述的步骤S1中，根据信道矩阵构建接收矩阵和发送矩阵，具体为：设信道矩阵、、以及在传输阶段内保持不变，每个传输阶段包含个子传输阶段，每个子传输阶段包含个时间戳；构建发送矩阵、接收矩阵，b=。4.根据权利要求3所述的基于5G应急通信车的通信信号检测方法，其特征在于：所述的步骤S1中，根据接收矩阵和发送矩阵构建接收矩阵模型，具体为：设RIS反射系数为；设加性高斯白噪声为，并设加性高斯白噪声的分布为，为，为噪声点w的均方差；构建接收矩阵模型：；其中，为非线性分式函数，diag（）为对角矩阵函数；根据发送方、接收方、RIS单元的分布，设定接收矩阵模型的发送矩阵的先验分布、信道矩阵F、G、H的先验分布、、RIS反射系数的先验分布，并设定噪声的统计特性以及转移概率。5.根据权利要求4所述的基于5G应急通信车的通信信号检测方法，其特征在于：所述的因子图中的信息包括LMMSE部分的信息和MMSE部分的信息，并且因子图中的信息还分为正向消息和负向信息。6.根据权利要求5所述的基于5G应急通信车的通信信号检测方法，其特征在于：所述的步骤S2中，对因子图采用基于高斯近似置信传播规则和期望传播规则的混合消息传递算法进行循环迭代，具体为：步骤S201、初始化因子图中的正向消...

【专利技术属性】
技术研发人员：文述生，丁永祥，潘伟锋，董蕾，闫少霞，张和坤，
申请(专利权)人：中国移动通信集团广东有限公司广州分公司，
类型：发明
国别省市：