[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

说明书

本发明公开了一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法及系统，本发明方法包括如下步骤：步骤1：根据车联网得到基站、RIS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。

技术领域

本发明属于车联网环境下智能表面(RIS)辅助通信的信道估计技术领域，特别涉及一种车联网环境下智能表面(RIS)系统中基于定位信息辅助的信道估计方法及系统。

背景技术

在过去的几十年，由于超密集网络(UDN)、大规模MIMO、毫米波通信的发明，网络能耗和硬件成本仍是实际实现中面临的关键问题。例如，超密集网络几乎与新部署的基站的数量线性地调整电路和冷却能量消耗，而在毫米波频率下的高效通信需要昂贵的射频链和复杂的信号处理技术。另一方面，在无线网络中添加过大量的活动组件，如小区基站/中继，也会导致更严重的干扰问题。因此，研发具有低硬件成本的光谱和节能技术对于实现可持续和绿色的第五代(5G)无线网络以及超越仍然非常重要。

IRS是一个由大量无源元件(如低成本印刷偶极子)组成的平面阵列，其中每个元件能够独立地对入射电磁波(由智能控制器)诱导一定的相移。无源反射面作为传统反射射线的关键组成部分，在雷达和卫星通信中有广泛的应用，但很少在地面无线通信中应用。这是因为传统的反射表面只有制造后的固定的移相器，很难满足时变信道无线网络的动态。然而，射频微机电系统(MEMS)和超材料(例如超表面)的最近进展使得反射表面的可重构性成为可能，即使是通过实时控制的移相器。通过智能地调整RIS上所有元素的相移，反射信号可以在所需的接收机相干地增加，以提高接收信号功率，或在非预期接收机具有破坏性，以避免干扰和提高安全性/隐私。

值得注意的是，所提出的RIS与其他现有的相关技术，如放大和正向中继、后向散射通信和基于M-MIMO的主动智能表面有显著的不同。首先，与通过主动产生新信号来辅助源—目的地传输的AF中继相比，IRS不使用发射机模块，而只是将环境射频信号作为无源阵列反映，因此不会产生额外的功耗。其次，与传统的射频识别(RFID)的入射波与接收机通信的后向散射通信不同，RIS被用来提高现有的通信链路性能，而不是传递其自身的任何信息。因此，后向散射通信中的直接路径信号(从读取器到接收器)是不需要的干扰，因此需要在接收器处被取消/抑制。在IRS增强通信中，直接路径和反射路径信号都携带相同的有用信息，因此应该在接收器处相干地添加，以最大限度地接收总功率。此外，RIS具有其他优点，如低轮廓、轻量化和保形几何，使它们很容易附着在墙壁或天花板上，从而为实际实现提供了很高的灵活性和优越的兼容性。例如，通过在车辆的视距车面上安装IRS，其信号强度和覆盖范围预计将得到显著提高。

发明内容

针对上述现状，本发明提出了一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法及系统，本发明根据位置信息，可以获得RIS的反射系数矩阵。本发明根据RIS系统性能，以接收端接收信号的功率最大为前提，提高接收端信噪比与信道估计性能。

为了达到上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，包括如下步骤：

步骤1：根据车联网技术得知基站、智能反射面(RIS)以及车辆(接收端)的相对位置；

步骤2：根据相对位置可以求得基站到智能反射面(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；