[发明专利]一种半无源反射元协助的智能反射面系统的信道估计方法

说明书

本发明公开了一种半无源反射元协助的智能反射面系统的信道估计方法：一个传输帧包含T_L个块时隙，一个传输帧被分为第一个传输阶段和第二个传输阶段；第一个传输阶段包含个块时隙，基站分别通过第n＝1,2根天线发送导频信号给智能反射面，智能反射面估计基站到智能反射面的信道；其中智能反射面配置有M₀＜＜M个半无源反射元，仅有半无源反射元配置有接收射频链路，可以调至接收模式以接收导频信号；第二个传输阶段包含个块时隙，在上行信道估计时，智能反射面调至接收模式，第k个用户在上行信道估计的第t个符号时隙向智能反射面发送导频；智能反射面根据感应子反射面接收的导频信号估计第k个用户到智能反射面的信道。该方法可以解决信道估计导频开销大的问题。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种半无源反射元协助的智能反射面系统的信道估计方法。

背景技术

智能反射面能以极低的功耗智能的配置无线传输环境，因此，获得了来自学术界和工业界的广泛关注，成为第六代移动通信系统的一项关键候选技术。具体来讲，智能反射面是由大量低成本无源反射元组成的超表面。通过适当的调整不同反射元的反射系数，智能反射面可以实现接收端有用信号的增强以及干扰的减弱。如公开号为CN111050276A的中国专利公开了一种基于角度信息的IRS辅助通信系统的优化方法及设备，如公开号为CN110839204A的中国专利公开了一种IRS辅助通信系统的通信优化方法及装置。

然而，智能反射面反射系数的设计依赖于信道状态信息的获取。现有文献中典型的方法是假设智能反射面反射元都是纯无源的，然后估计用户-智能反射面-基站的级联信道。具体而言，BS根据用户发送的导频信号，通过适当设计IRS反射模式(例如，基于ON/OFF的反射模式和基于DFT的反射模式)来估计级联信道。为了减少训练开销，现有的一些文献将反射元划分为多组，仅估计每个组中所有反射元的有效信道。

但是，由于需要将每组中的反射元素的反射系数设置为相同，因此此方法以降低智能反射面无源波束成形性能为代价。后来，一篇文献提出了一种新的信道估计框架，利用不同用户的反射信道之间的相关性(即每个反射元反射的来自不同用户的信号都将通过相同的信道到达基站处)来减少训练开销。即使这样，训练开销仍然随反射元数量的增加而成比例地增加，因此对于数量庞大的反射元而言，信道估计导频开销将变得过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半无源反射元协助的智能反射面系统的信道估计方法，可以解决信道估计导频开销大的问题。

本发明所采用的具体技术方案如下:

一种半无源反射元协助的智能反射面系统的信道估计方法，包括如下步骤：

1)一个传输帧包含T_L个块时隙，一个传输帧期间基站到智能反射面的信道保持不变，一个块时隙期间用户到智能反射面的信道保持不变，一个传输帧被分为第一个传输阶段和第二个传输阶段；

2)第一个传输阶段包含个块时隙，其中《表示远远小于，在第一个传输阶段，基站分别通过第n＝1,2根天线发送导频信号给智能反射面，智能反射面估计基站到智能反射面的信道；其中智能反射面配置有M₀＜＜M个半无源反射元，其中M是智能反射面反射元的数目，仅有半无源反射元配置有接收射频链路，可以调至接收模式以接收导频信号，半无源反射元组成了M₀＝M_y,0×M_z,0的感应子反射面以辅助信道估计，其中M_y,0和M_z,0分别表示感应子反射面中沿着y轴和z轴方向的半无源反射元数目；

3)第二个传输阶段包含个块时隙，每个块时隙包含上行信道估计以及数据传输两个子块时隙：在上行信道估计时，智能反射面调至接收模式，第k个用户在上行信道估计的第个符号时隙向智能反射面发送导频，其中τ_p表示用户的导频长度，表示符号时隙组成的集合；智能反射面根据感应子反射面接收的导频信号估计第k个用户到智能反射面的信道。