[发明专利]一种面向智能反射面辅助通信系统的半盲信道估计方法

说明书

本发明公开了一种面向智能反射面辅助通信系统的半盲信道估计方法，包括以下步骤：首先基站将相应的智能反射面反射相位配置信令发送给智能反射面，智能反射面根据信令进行配置；用户向基站发送导频符号，基站根据接收信号对级联信道进行初始化估计；接着，用户向基站发送数据符号，经由智能反射面反射到达基站；基站先计算由接收信号和缺损数据组成的完备数据集的概率密度函数，对其求对数似然函数，通过计算对数似然函数的条件期望最大化时的级联信道估计,迭代获取精确的级联信道估计值。本发明可以利用较少的导频信号对级联信道进行估计，有效地降低大规模智能反射面系统的导频开销，提高了系统的通信速率。

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种面向智能反射面辅助通信系统的半盲信道估计方法。

背景技术

随着移动设备的飞速增长，大规模MIMO，毫米波通信等各种先进的无线通信技术都得到了广泛地研究。然而，由于天线数量和射频(RF)链路的增长，这些技术需要更高的硬件复杂度以及更高的能量消耗来支撑，产生更高的系统成本。此外，由于缺少对无线传播信道的控制，在恶劣的传播环境中，这些技术难以为用户提供有保证的服务质量(QoS)。

面对上述问题，由大量无源反射元件组成的智能反射面(IRS)作为一种补充技术应运而生。首先，智能反射面(IRS)技术可以基于信道状态信息(CSI)调整反射系数，对入射信号进行反射，获得更好的传播性能。其次，与具有相似功能的中继和波束成形相比，IRS的反射基于无源器件，不需要有源的射频链路以及复杂的基带信道处理模块，极大地减少了能量消耗，降低了硬件复杂度。由于上述优点，IRS在无线通信中具有广阔的应用前景，例如OFDMA系统，多天线通信，无线能量传输，物理层安全方面等。

在关于IRS的应用研究与设计中，许多论文假设基站已知理想的信道状态信息，但是在实际应用中，IRS辅助的无线通信系统信道状态信息的获取仍然是一个十分具有挑战性的问题。首先，IRS辅助的无线通信系统信道状态信息的获取和传统的通信系统完全不同，IRS全部为无源反射单元，无法处理来自用户或基站的导频信号，也不能向用户或基站发射导频信号。传统的信道估计方法通常无法将用户-IRS和IRS-基站的信道分离开，只能基于用户或者是基站发送的导频信号来估计级联的用户-IRS-基站信道。其次，随着IRS反射单元数量的增长，需要估计的信道系数随之增多，信道估计的训练开销也会急剧增长，降低频谱效率。因此，在IRS辅助的无线通信系统中，信道估计问题变得更加具有挑战性。

发明内容

本发明目的在于提供一种面向智能反射面辅助通信系统的半盲信道估计方法，以解决现有导频估计方法不能利用较少的导频信号对级联信道进行估计从而智能反射面系统的导频开销大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种面向智能反射面辅助通信系统的半盲信道估计方法，包括以下步骤：

步骤1、基站将相位控制信令配置发送给智能反射面，智能反射面根据信令配置相应的相位，其中基站拥有M根天线，用户设备为单天线，智能反射面具有N个反射单元，M、N均是正整数；

步骤2、用户向基站发送长度为L_p的导频符号，基站根据接收到的导频信号对级联信道G进行初始化估计，得到初始化的级联信道估计值

步骤3、用户发送长度为L_d的数据符号s_d，通过智能反射面反射给基站；

步骤4、基站计算由接收信号和缺损数据组成的完备数据集的概率密度函数，根据概率密度函数计算其对数似然函数，通过最大化该对数似然函数的条件期望获得级联信道估计更新值，通过迭代得到精确的级联信道估计值