一种制造技术

本发明专利技术属于通信技术领域，特别涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种RIS辅助毫米波通信的信道估计方法


[0001]本专利技术属于通信
，特别涉及一种
RIS
辅助毫米波通信的信道估计方法
。

技术介绍

[0002]毫米波和大规模
MIMO
技术的应用能够很大程度的提升无线通信质量和容量，但是随着无线网络业务的发展，越来越多的设备进入无线网络，导致对通信容量的要求
、
网络复杂度和硬件成本日益增长，因此，对高效且资源友好的通信技术的研究成为了当务之急
。RIS
以其低成本
、
低能耗和可编程等优点受到了广泛关注，成为
6G
的潜在关键技术之一
。
[0003]在
RIS
辅助毫米波通信的研究中，怎样获得精确的信道状态信息成为了一大难点，这是因为
RIS
是无源的，没有信号处理能力，具有庞大的反射单元，需要估计的参数和导频开销巨大，因此怎样在得到准确的
CSI
的同时降低导频开销成为了重点
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种
RIS
辅助毫米波通信的信道估计方法，通过求解行列非零支撑集来确定角度域级联信道的非零元素位置，再使用最小二乘算法进行角度域信道的恢复，求解行列非零支撑集具体包括以下步骤：
[0005]通过接收信号的功率确定所有用户的行支撑集，即计算接收矩阵每一列的功率，并对
K
个用户进行求和，从中选取
L<br/>R
个功率最大的列索引作为行支撑集；
[0006]使用改进的
CoSaMP
算法计算每个用户的每个非零行对应的列支撑集
。
[0007]进一步的，使用改进的
CoSaMP
算法计算每个用户的每个非零行对应的列支撑集包括以下步骤：
[0008]进行第
j
次迭代时，计算每个时隙从中选取
2L
k
个最大值对应的行索引构成粗支撑集
q
tem
；
[0009]计算粗支撑集对应的信道，选出绝对值最大的
L
k
个行索引构成细支撑集
q
j
；
[0010]使用最小二乘算法得到列支撑集
q
j
对应的信道，进行残差计算，表示为：
[0011][0012]若
(r
k
)
j
＝
(r
k
)
j
‑1则停止迭代，获得第
k
个用户对应的列支撑集
q
j
，以及列支撑集
q
j
对应的信道；
[0013]其中，
Φ
为
RIS
反射矩阵；
r
k
表示第
k
个用户不同非零行的非零列支撑集的残差；
(r
k
)
j
表示第
j
次迭代时
r
k
的值；表示
F
范数；
y
k
为第
k
个用户的接收信号；
L
k
为的路径数，为
UE
‑
RIS
的信道
。
[0014]进一步的，计算粗支撑集对应的信道表示为：
[0015][0016]其中，表示粗支撑集对应的信道，
Ω
表示粗支撑集；
Φ
(:,
Ω
)
表示粗支撑集所在列对应的
Φ
。
[0017]进一步的，使用最小二乘算法得到列支撑集
q
j
对应的信道包括：
[0018][0019]其中，表示列支撑集
q
j
对应的信道，
Φ
(:,q
j
)
表示列支撑集
q
j
所在列对应的
RIS
反射矩阵
。
[0020]进一步的，进行角度域信道的恢复时，将多天线用户的级联信道表示为：
[0021][0022]将单天线用户的级联信道表示为：
[0023][0024][0025]其中，表示
RIS
‑
UE
之间的信道；表示
RIS
‑
基站的信道；表示
UE
‑
RIS
的信道；
R
表示
RIS
的阵元个数；
diag(
·
)
表示求对角矩阵；表示
Kronecker
积
。
[0026]进一步的，
RIS
‑
UE
之间的信道表示为：
[0027][0028]其中，
α
T,j
为的复增益，为
RIS
端的接收天线响应，
θ
T,j
为的水平到达角，
φ
T,j
为的垂直到达角；为用户端的发送天线响应，
θ
U,j
为的水平离开角，
φ
U,j
为的垂直离开角
。
[0029]进一步的，在
RIS
辅助无线通信系统中，对于多天线级联信道，对用户端的每一根天线的级联信道分别进行求解，再将其整合即可得到多天线用户的级联信道表示为：
[0030][0031]其中，表示的第
i
行，即
RIS
到用户的第
i
个天线的信道
。
[0032]进一步的，从中选取
L
R
个功率最大的列索引作为行支撑集，则
K
个用户第
m
列接收信号的功率
f(m)
表示为：
[0033][0034]其中，
Y
k
(:,m)
表示接收信号矩阵的第
m
列，
M
表示为接收信号矩阵的列数
。
[0035]进一步的，若用户的天线数为
N
个，经过
S
个时隙后，基站接收到的第
k
个用户的上行导频信号表示为：
[0036][0037]其中，表示在第
s
个时隙
、
第
k
个用户上行导频信号的向量化表示；为高斯白噪声矩阵；
x
k
为用户端的发射导频；
I
M
表示维度为
M
×
M
的单位矩阵，表示
Kronecke本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
RIS
辅助毫米波通信的信道估计方法，其特征在于，通过求解行列非零支撑集来确定角度域级联信道的非零元素位置，再使用最小二乘算法进行角度域信道的恢复，求解行列非零支撑集具体包括以下步骤：通过接收信号的功率确定所有用户的行支撑集，即计算接收矩阵每一列的功率，并对
K
个用户进行求和，从中选取
L
R
个功率最大的列索引作为行支撑集；使用改进的
CoSaMP
算法计算每个用户的每个非零行对应的列支撑集
。2.
根据权利要求1所述的一种
RIS
辅助毫米波通信的信道估计方法，其特征在于，使用改进的
CoSaMP
算法计算每个用户的每个非零行对应的列支撑集包括以下步骤：进行第
j
次迭代时，计算每个时隙从中选取
2L
k
个最大值对应的行索引构成粗支撑集
q
tem
；计算粗支撑集对应的信道，选出绝对值最大的
L
k
个行索引构成细支撑集
q
j
；使用最小二乘算法得到列支撑集
q
j
对应的信道，进行残差计算，表示为：若
(r
k
)
j
＝
(r
k
)
j
‑1则停止迭代，获得第
k
个用户对应的列支撑集
q
j
，以及列支撑集
q
j
对应的信道；其中，
Φ
为
RIS
反射矩阵；
r
k
表示第
k
个用户不同非零行的非零列支撑集的残差；
(r
k
)
j
表示第
j
次迭代时
r
k
的值；表示
F
范数；
y
k
为第
k
个用户的接收信号；
L
k
为的路径数，为
UE
‑
RIS
的信道
。3.
根据权利要求2所述的一种
RIS
辅助毫米波通信的信道估计方法，其特征在于，计算粗支撑集对应的信道表示为：其中，表示粗支撑集对应的信道，
Ω
表示粗支撑集；
Φ
(:,
Ω
)
表示粗支撑集所在列对应的
Φ
。4.
根据权利要求2所述的一种
RIS
辅助毫米波通信的信道估计方法，其特征在于，使用最小二乘算法得到列支撑集
q
j
对应的信道包括：其中，表示列支撑集
q
j
对应的信道，
Φ
(:,q
j
)
表示列支撑集
q
j
所在列对应的
RIS
反射矩阵
。5.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，王勇芳，陈发堂，王华华，陈小梦，
申请(专利权)人：重庆邮电大学空间通信研究院，
类型：发明
国别省市：