[发明专利]一种基于张量的IRS辅助时变系统的信道估计方法

说明书

本发明提供了一种基于张量的IRS辅助时变系统的信道估计方法，即双线性交替最小二乘算法结合Kronecker积重排(Bilinear alternating least squares with a rearrangement of the Kronecker product，BALS‑KR)，包括如下步骤：步骤1，设i＝0，对信号矩阵和第二跳信道矩阵进行随机初始化；步骤2，i←i+1；步骤3，通过获得的估计值；步骤4，通过获得的估计值，其中步骤5，利用Kronecker积重排，从步骤4的中估计出信号矩阵和第二跳信道矩阵从m＝1到m＝N_U，对进行重新排列，并进行SVD算法，即估计信号矩阵当m＝1时，估计第二跳信道矩阵步骤6，重复上述步骤，直到达到收敛条件。

技术领域

本发明属于无线通信、智能通信领域，具体涉及到一种基于张量的IRS辅助时变系统的信道估计方法。

背景技术

随着中国经济的高速发展，各地的居民小区数目迅速增长，形成了不同大小的密集型小区，给5G网络覆盖造成了信号盲区或信号弱的普遍现象。无线通信场景复杂多样，一方面，高楼、超高楼密布，需要5G基站提供高、中、低立体覆盖；另一方面，建筑物鳞次栉比，加上路牌、广告牌等室外构建物和绿化，都一定程度上遮挡了无线信号，无线信号从基站传播到用户需要经过多次绕射。研究创新、高效、节约频谱和资源的未来无线网络解决方案势在必行。在候选新技术中，智能反射面，其英文是Intelligent reflecting Surface，简称为IRS以其独特的低成本、低能耗、可编程、易部署的特点脱颖而出。

智能反射面是一种可以重新配置的超表面，不需要专用电源来进行信号传输。与在无线网络中广泛部署的具有多个天线的现有中继相比，智能通信环境具有以下优势：IRS由大量反射元件组成，通过控制器可以独立地改变信号反射的幅度或相位；此外，传统的每个中继需要配置一个专用电源，并配备必要的前端电路，由于这些原因，使用中继会导致网络功耗的增加，并可能需要更大的资本支出来进行部署，而IRS不使用有源发射机，只将环境射频信号作为无源反射元件反射，没有额外的功耗，由于其简单的结构，可以部署在任意位置，大大提高了无线网络的覆盖范围，可以大大降低密集小区的部署成本，并且不受附加噪声的影响，使信号传递更准确。

无线信道环境的复杂多变要求在进行信号处理前必须先估计信道才能够得到真实的信道状态信息。但是接收的数据维度很大造成计算复杂度高，而张量方法在处理多维数据方面具有得天独厚的优势。张量建模的实际动机来自于可以同时从多维信号多样性中受益，例如空间、时间和频率多样性，因此，张量方法提高了无线链路的可靠性，同时实现联合多用户信号分离和信道估计，在模型唯一性条件下比传统的基于矩阵的解决方案更轻松。张量方法在信息处理领域有着巨大的发展潜力，将张量和智能反射面相结合具有可扩展性和应用价值。但是大多数IRS不具备复杂的信号处理能力，使得信道状态信息的获取存在困难，IRS辅助的协作通信系统面临比传统通信场景更为严峻的挑战。实际场景中的用户端是处于移动状态的，如果考虑实际场景中信道的时变，如何构建张量模型是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于张量的IRS辅助时变系统的信道估计方法，以解决上述背景技术中IRS辅助的MIMO系统精确的获得信道状态信息以及实际场景中的用户端是处于移动状态的，如果考虑实际场景中信道的时变，如何进行信道估计是目前需要解决的问题。

本发明提供了一种基于张量的IRS辅助时变系统的信道估计方法是双线性交替最小二乘Kronecker积重排，即Bilinear alternating least squares with arearrangement of the Kronecker product，简称为BALS-KR算法，包括如下步骤：

步骤1，设i＝0，对信号矩阵和第二跳信道矩阵进行随机初始化；

步骤2，i←i+1；

步骤3，通过公式获得的估计值，重新构建时变信道