[发明专利]车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法及系统

权利要求书

1.车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是包括如下步骤：

步骤1：根据车联网得到基站、RIS以及车辆接收端的相对位置；

步骤2：根据相对位置求得基站到RIS以及RIS到接收端有效信号在传播过程中的方位角与仰角；

步骤3：根据RIS的接收信号与反射信号的方位角与仰角，构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道h_r,k；

步骤4：考虑下行链路导频传输，构建信道模型，由单用户接收端接收信号转换，构建级联信道

步骤5：利用位置信息，基于接收端接收信号功率最大准则，计算RIS每个单元的最优反射系数，并构建反射系数矩阵Θ；

步骤6：根据所求得到的反射系数矩阵Θ与单用户接收信号y_k，通过LS算法得到估计信道Hc；

步骤1具体如下：基于车联网系统获得通信中物体的相对位置信息，首先初始化发送端，智能反射面以及接收端的相对位置，设

BS:(x₁,y₁,z₁)

RIS:(x₂,y₂,z₂)

User:(x₃,y₃,z₃)

其中，所设坐标均为对应通信设备的中心点位置；

步骤2具体如下：根据所得到的基站、RIS以及接收端的相对位置，求出BS的方位角与仰角分别为：

RIS接收信号的方位角与仰角分别为：

RIS反射信号的方位角与仰角分别为：

步骤3具体如下：基于步骤2所得到信息构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道h_r,k，即

其中，M,N分别对应基站的天线数量与RIS反射元件的数量；α^G表示基站到RIS的路径损耗；

其中，N是RIS反射元件的数量；α^r,k表示RIS到第k个用户的路径损耗，a(ν,ψ)与进一步表示为

其中，λ是载波波长，d通常满足d＝λ/2的天线间距，表示克罗内克积。

2.如权利要求1所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是，步骤4具体如下：在下行链路中BS将已知的导频信号传输给用户，第k个用户接收到的信号为

y_k＝Gdiag(Θ)h_r,ks_k+n_k

＝Gdiag(h_r,k)Θs_k+n_k

其中，s_k表示发送给第k个用户的导频信号，Θ＝[Θ₁,...,Θ_N]^T是RIS的反射向量，Θ_n表示RIS的第n个元件的反射系数,n＝1,…,N；n_k为均值为0，方差为σ²的接收噪声；

定义系统级联信道则第k个用户的接收信号为

y_k＝HΘs_k+n_k。

3.如权利要求2所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是，

步骤5具体如下：由位置信息，基于接收端信号功率最大原则，即

计算出RIS相移θ_i,j，其中i,j分别对应RIS的第i行第j列个元件的位置，则θ_i,j为

其中v^r,k,均为对应RIS的第i行第j列个元件的反射相位位置的方位角与仰角大小，假定RIS的反射系数β＝1，RIS反射系数矩阵进一步写为