本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)傳輸?shù)模貏e是涉及一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法、系統(tǒng)和智能超表面。

背景技術(shù)：

1、信道估計(jì)是無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題，尤其是在復(fù)雜的環(huán)境下，ris(reconfigurable?intelligence?surface，智能超表面)作為一種新興技術(shù)，在信道估計(jì)的應(yīng)用過程中也面臨一些獨(dú)特的挑戰(zhàn)，例如存在高開銷的缺點(diǎn)。

2、其中，利用智能超表面進(jìn)行信道估計(jì)的高開銷缺點(diǎn)主要源于兩方面：

3、其一是ris輔助的無線通信需要估計(jì)的參數(shù)數(shù)量眾多，且ris通常配備大量電磁單元，導(dǎo)致級(jí)聯(lián)信道矩陣維度龐大，一般需要發(fā)送與信道維度相當(dāng)?shù)膶?dǎo)頻信號(hào)；

4、其二是fdd(frequency?division?duplexing，頻分雙工)系統(tǒng)中上下行傳輸信道互易性失效，需要分別進(jìn)行上下行估計(jì)，進(jìn)一步增加了導(dǎo)頻開銷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法、系統(tǒng)和智能超表面，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中基于智能超表面進(jìn)行信道估計(jì)時(shí)導(dǎo)頻信號(hào)維度大和導(dǎo)頻變多的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，所述方法包括以下步驟：

3、接收用戶設(shè)備發(fā)出的導(dǎo)頻信號(hào)；

4、基于預(yù)設(shè)的目標(biāo)碼本將所述導(dǎo)頻信號(hào)上行傳輸?shù)交?，其中，所述目?biāo)碼本為正交陣列響應(yīng)集合，集合內(nèi)的正交陣列響應(yīng)參數(shù)包括智能超表面子空間內(nèi)的方位角與仰角組成的若干個(gè)角對(duì)；

5、接收所述基站反饋的預(yù)編碼矩陣結(jié)合目標(biāo)碼本提取得到目標(biāo)角對(duì)，其中，所述目標(biāo)角對(duì)為上/下行信道；

6、基于下行信道將所述基站發(fā)出的基站數(shù)據(jù)下行傳輸給所述用戶設(shè)備。

7、在本申請(qǐng)一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述目標(biāo)碼本的生成步驟具體包括：

8、初始化集合與集合為空集；

9、基于智能超表面計(jì)算空間維度的仰角集合θ；

10、設(shè)置θi∈θ，計(jì)算空間維度的方位角集合φ(θi)；

11、基于仰角集合θ和方位角集合φ，收集正交角對(duì)更新集合

12、基于更新后的集合收集智能超表面信道子空間內(nèi)的正交角對(duì)以更新集合其中，i為角度序號(hào)。

13、在本申請(qǐng)一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述目標(biāo)碼本為智能超表面子空間維度的正交陣列響應(yīng)集合，其中，子空間維度

14、在本申請(qǐng)一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，計(jì)算空間維度的仰角集合θ，具體包括：

15、基于預(yù)設(shè)的仰角計(jì)算表達(dá)式計(jì)算仰角集合θ，仰角計(jì)算表達(dá)式如下：

16、

17、其中，mv為智能超表面在z方向上配置的電磁單元，dv為智能超表面在z方向上的配置間隔，k為智能超表面在z方向上配置的電磁單元的序號(hào)。

18、在本申請(qǐng)一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，計(jì)算空間維度的方位角集合φ(θi)，具體包括：

19、基于預(yù)設(shè)的方位角計(jì)算表達(dá)式計(jì)算仰角集合φ(θi)，方位角計(jì)算表達(dá)式如下：

20、

21、其中，mh為智能超表面在y方向上配置的電磁單元，dh為智能超表面在y方向上的配置間隔，l為智能超表面在z方向上配置的電磁單元的序號(hào)，θi為仰角，為方位角，i為角度序號(hào)。

22、在本申請(qǐng)一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于仰角集合θ和方位角集合φ，收集正交角對(duì)更新集合具體包括：

23、提取所有方位角和仰角的得到角對(duì)

24、將初始化的集合與所述角對(duì)進(jìn)行元素合并以得到更新后的集合其中，η為智能超表面的子空間維度。

25、在本申請(qǐng)一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于更新后的集合收集智能超表面信道子空間內(nèi)的正交角對(duì)以更新集合具體包括：

26、基于角對(duì)表達(dá)式結(jié)合所述集合收集所有的正交陣列響應(yīng)向量

27、將初始化的集合與所述正交陣列響應(yīng)向量進(jìn)行元素合并以得到更新后的集合其中，i為角度序號(hào)，η為智能超表面的子空間維度。

28、第二方面，本發(fā)明提供一種智能超表面，包括處理器，所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)任一項(xiàng)所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法。

29、在本申請(qǐng)一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述智能超表面還包括與處理器電性連接的反射面，其中，所述智能超表面的反射面為均勻矩形陣列，在y方向上配置有mh個(gè)電磁單元，電磁單元在y方向上的配置間隔為dh，在z方向上配置有mv個(gè)電磁單元，電磁單元在z方向上的配置間隔為dv，在y-z平面共配置m＝mh×mv個(gè)電磁單元。

30、第三方面，本發(fā)明提供一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

31、用戶設(shè)備，用于發(fā)出導(dǎo)頻信號(hào)，以及接收基站數(shù)據(jù)；

32、如上述所述的智能超表面，用于確定智能超表面子空間內(nèi)的方位角與仰角組成的若干個(gè)角對(duì)，并利用若干個(gè)角對(duì)將所述導(dǎo)頻信號(hào)上行傳輸?shù)交?，以及接收所述基站反饋的預(yù)編碼矩陣確定目標(biāo)角對(duì)，基于下行信道將所述基站發(fā)出的基站數(shù)據(jù)下行傳輸給所述用戶設(shè)備，其中，所述目標(biāo)角對(duì)為上/下行信道；

33、基站，用于接收若干個(gè)角對(duì)傳輸來的不同波束信號(hào)并評(píng)估對(duì)應(yīng)的信號(hào)質(zhì)量以確定最佳波束方向，并基于所述最佳波束方向反饋預(yù)編碼矩陣，以及用于發(fā)出所述基站數(shù)據(jù)。

34、如上所述，本發(fā)明所述的一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法、系統(tǒng)和智能超表面，具有以下有益效果：能夠壓縮智能超表面的碼本以降低維度；同時(shí)碼本元素與角度相關(guān)，采用一種上下行統(tǒng)一的信道估計(jì)和傳輸機(jī)制，利用角度的互易性，將上行信道角度信息用于下行信號(hào)傳輸，從而使得導(dǎo)頻無需變多。

技術(shù)特征：

1.一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，其特征在于，所述目標(biāo)碼本的生成步驟具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，其特征在于，所述目標(biāo)碼本為智能超表面子空間維度的正交陣列響應(yīng)集合，其中，子空間維度

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，其特征在于，計(jì)算空間維度的仰角集合θ，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，其特征在于，計(jì)算空間維度的方位角集合φ(θi)，具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，其特征在于，基于仰角集合θ和方位角集合φ，收集正交角對(duì)更新集合具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法，其特征在于，基于更新后的集合收集智能超表面信道子空間內(nèi)的正交角對(duì)以更新集合具體包括：

8.一種智能超表面，其特征在于，包括處理器，所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能超表面，其特征在于，所述智能超表面還包括與處理器電性連接的反射面，其中，所述智能超表面的反射面為均勻矩形陣列，在y方向上配置有mh個(gè)電磁單元，電磁單元在y方向上的配置間隔為dh，在z方向上配置有mv個(gè)電磁單元，電磁單元在z方向上的配置間隔為dv，在y-z平面共配置m＝mh×mv個(gè)電磁單元。

10.一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種智能超表面級(jí)聯(lián)信道估計(jì)方法、系統(tǒng)和智能超表面，所述方法包括以下步驟：接收用戶設(shè)備發(fā)出的導(dǎo)頻信號(hào)；基于預(yù)設(shè)的目標(biāo)碼本將所述導(dǎo)頻信號(hào)上行傳輸?shù)交荆瞿繕?biāo)碼本為正交陣列響應(yīng)集合，集合內(nèi)的正交陣列響應(yīng)參數(shù)包括智能超表面子空間內(nèi)的方位角與仰角組成的若干個(gè)角對(duì)；接收所述基站反饋的預(yù)編碼矩陣結(jié)合目標(biāo)碼本提取得到目標(biāo)角對(duì)，所述目標(biāo)角對(duì)為上/下行信道；基于下行信道將所述基站發(fā)出的基站數(shù)據(jù)下行傳輸給所述用戶設(shè)備。本發(fā)明能夠壓縮智能超表面的碼本以降低維度；同時(shí)碼本元素與角度相關(guān)，采用了一種上下行統(tǒng)一的信道估計(jì)和傳輸機(jī)制，利用角度的互易性，將上行信道角度信息用于下行信號(hào)傳輸，從而使得導(dǎo)頻無需變多。

技術(shù)研發(fā)人員：周婷,徐碧蓮,張漢中,田金鳳,徐天衡,胡宏林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15