[发明专利]基于可重构全息超表面的无线通信信道估计方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于可重构全息超表面的无线通信信道估计方法及系统。可重构全息超表面包括：馈源、波导和超材料辐射单元阵列。信道估计方法包括：基站遍历码本中不同的码字分别对测试信号进行预编码并发射。用户端对接收到的每一测试信号，遍历码本中不同的码字生成其合并矩阵；确定接收功率最大的收发矩阵组记为目标收发矩阵组，并将目标收发矩阵组中预编码矩阵对应的第一码字反馈至基站。在后续的通信中，基站根据反馈的第一码字(即目标收发矩阵组中预编码矩阵对应的第一码字)对目标信号进行预编码；用户端根据目标收发矩阵组中合并矩阵对应的第二码字生成目标信号的合并矩阵。本申请实现了对基于可重构全息超表面的无线通信的信道估计。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于可重构全息超表面的无线通信信道估计方法及系统。

背景技术

为了实现无处不在的智能信息网络，即将到来的第六代(6G)无线通信对天线技术提出了严格的要求，如容量增强和精确的波束控制。虽然广泛使用的碟形天线和相控阵天线都有能力实现这些目标，但它们都存在着自身固有的缺陷，严重阻碍了它们的未来发展。具体而言，碟形天线需要沉重而昂贵的波束转向机械，而相控阵高度依赖功率放大器，耗电功率大，移相电路复杂，移相器众多，尤其是在高频波段。因此，为了满足未来6G无线系统中指数增长的移动设备的数据需求，需要更经济高效的天线技术。在现有的天线技术中，全息天线作为一种小尺寸、低功耗的平面天线，以其低制造成本和低硬件成本的多波束控制能力受到越来越多的关注。具体地说，全息天线利用金属贴片在表面构建全息图案，根据干涉原理记录参考波和目标波之间的干涉。然后，参考波的辐射特性可以通过全息图案来改变，以产生所需的辐射方向。

然而，随着移动设备的爆炸性增长，传统的全息天线面临着巨大的挑战，因为一旦全息图案建立，传统全息天线其辐射方向图就固定了，因此无法满足移动通信的需求。由于超材料的可控性，新兴的RHS技术在改善传统全息天线的不足方面显示出极大的潜力。RHS是一种超轻薄的平面天线，天线表面嵌有许多超材料辐射单元。具体而言，由天线馈源产生的参考波激励RHS，使得基于印刷电路板(PCB)技术制造的拥有紧凑结构的RHS成为可能。根据全息图案，每个辐射单元可以通过电控制参考波的辐射幅度来产生所需的辐射方向。因此，相比于传统的碟形天线和相控阵天线，RHS无需重型机械运动装置和复杂的移相电路就可以实现动态波束成形，可以大大节省天线制造成本以及功率损耗，同时其轻薄的结构也十分便于安装。

由于每个RHS的辐射单元都相当于一个天线单元，随着单元数目的增加，RHS和用户之间的信道矩阵的元素同样增加，使得信道估计变得尤为复杂。现有于RHS的现有研究工作大致集中于RHS硬件组件设计和辐射方向控制上，大多数研究仅证明了RHS实现动态多波束控制的可行性。目前还没有工作研究基于可重构全息超表面的信道估计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于可重构全息超表面的无线通信信道估计方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于可重构全息超表面的无线通信信道估计方法，所述可重构全息超表面包括：馈源、波导以及位于所述波导上的基于二极管的可重构超材料辐射单元阵列；所述无线通信信道估计方法包括：

基站从码本中选择不同的码字分别对测试信号进行预编码，并对各预编码后的测试信号进行发射；

用户端接收到各所述测试信号后，分别采用码本中不同的码字生成每一测试信号的合并矩阵；

用户端确定各收发矩阵组的接收功率，所述收发矩阵组包括一预编码矩阵和一合并矩阵；并将目标预编码矩阵对应的第一码字通过反馈链路反馈至基站，其中，所述目标预编码矩阵为目标收发矩阵组中的预编码矩阵，所述目标收发矩阵组为接收功率最大的收发矩阵组；

基站根据所述第一码字对目标信号进行预编码并发射。

可选的，所述基于可重构全息超表面的无线通信信道估计方法还包括：