【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，特别涉及一种基于重塑信道的智能超表面辅助信道状态信息获取方法。
技术介绍
1、一个完整的无线通信系统通常包含发射机、无线信道以及接收机三大组成部分。在无线通信的发展历程中，无线通信技术的演进主要集中在发射机和接收机上，仅有少量工作研究面向无线信道的技术，发射机、无线信道和接收机的联合设计尚未得到足够的关注。智能超表面是一种由可编程二维电磁超材料构成的新型电磁表面，能够以可编程的方式对空间电磁波进行主动调控，形成幅度、相位、极化和频率可控的电磁场。将智能超表面引入无线通信系统能够打破传统无线信道随机不可控的固有观念，实现主动、智能地控制无线传播环境，填补了无线系统设计在信道上的缺失，为新一代无线通信技术的发展提供了新思路。
2、作为一种能有效主动调控信道的技术，智能超表面在多种无线通信场景的应用吸引了广大科研人员的关注。大多数面向智能超表面无线传输的研究都是在完美信道状态信息的假设下开展的，而低成本的智能超表面通常不配备具有数字信号处理能力的元件，信道估计在智能超表面辅助的无线通信系统中将更具挑战性。智能超表面将基站和用户之间端到端信道分成了基站-智能超表面子信道和智能超表面-用户子信道。由于智能超表面通常配备大量阵元导致子信道的矩阵维度急剧增大，获取智能超表面辅助的无线通信系统中的信道状态信息需要用户与基站之间互相发送大量的导频信号来进行信道训练。考虑到发送大量导频信号的时间可能超过信道相干时间，导致信道训练还未结束信道状态信息就已经发生变化了，这种方案在实际的无线通信系统中难以实现。虽然已有
技术实现思路
1、本专利技术针对智能超表面辅助无线通信系统中信道状态信息估计复杂度高、开销大等问题，提出一种基于重塑信道的智能超表面辅助信道状态信息获取方法，利用智能超表面配置与无线信道特性的关系，对智能超表面配置和信道估计进行联合设计，通过配置智能超表面重塑无线信道特性，以此减少信道状态信息估计的复杂度和开销。
2、本专利技术实施例提供一种基于重塑信道的智能超表面辅助信道状态信息获取方法，包括以下步骤：
3、步骤s1，通过用户向基站发送多组导频信号，结合不同时间尺度切换的智能超表面反射系数进行上行信道训练；
4、步骤s2，利用基站进行信道估计获取智能超表面辅助无线通信系统的上行信道参数；
5、步骤s3，利用基站获取的上行信道参数确定塑造稀疏信道的智能超表面具体配置，并用于配置智能超表面；
6、步骤s4，通过基站预先塑造好的稀疏信道向用户发送导频信号，根据用户信号处理能力使用不同时间尺度切换的智能超表面反射系数进行下行信道训练；
7、步骤s5，利用用户进行信道估计获取由智能超表面所重塑稀疏信道的下行信道参数。
8、可选地，在本专利技术的一个实施例中，步骤s1具体包括：
9、用户通过散射环境完全未知的无线信道向基站发送多组导频信号，每一组导频信号包含多个导频符号，对用户发送的每一组导频信号，智能超表面为每个智能超表面单元切换不同的基础反射系数，并在同一组导频信号时间尺度上保持基础反射系数不变；对用户发送的每一个导频符号，智能超表面在导频符号时间内为所有智能超表面单元切换同一组附加反射系数。
10、可选地，在本专利技术的一个实施例中，步骤s2具体包括：
11、基站根据接收到的多组导频信号，利用导频符号时间尺度内智能超表面的附加反射系数对接收的导频信号进行处理，解耦出不同智能超表面所提供的信道分量，采用参数抽取算法估计信道参数，完成上行信道估计。
12、可选地，在本专利技术的一个实施例中，步骤s3具体包括：
13、基站从智能超表面至基站信道和智能超表面至用户信道中分别选取出链路质量最强的信道路径，利用链路质量最强路径的参数配置智能超表面以增强链路质量最强的信道路径的链路质量，将信道近似为由已增强链路质量的路径所主导的稀疏形式。
14、可选地，在本专利技术的一个实施例中，步骤s4具体包括：
15、基站通过预先塑造的稀疏信道向用户发送导频信号，当用户具有在同一个导频符号内接收处理多个信号的能力时，基站发送一组导频，每一组导频内包含多个导频符号，智能超表面在导频符号时间内为所有智能超表面单元切换同一组附加反射系数；当用户不具有在同一个导频符号内接收处理多个信号的能力时，基站发送多组相同的导频信号，智能超表面在每一组导频信号时间尺度上，为所有智能超表面单元切换不同的附加反射系数。
16、可选地，在本专利技术的一个实施例中，步骤s5具体包括：
17、用户根据接收到的导频信号，利用智能超表面不同时间尺度的附加反射系数对接收的导频信号进行处理，解耦出不同智能超表面所提供的信道分量，进而基于预先塑造的稀疏信道将复杂的多径下行信道估计简化为几个独立的单径信道参数检测子问题，采用参数抽取算法估计稀疏信道参数，完成下行信道估计。
18、本专利技术实施例的基于重塑信道的智能超表面辅助信道状态信息获取方法，将智能超表面重塑信道的能力与信道估计过程相结合，利用基站强大的信号处理能力从未知的信道环境中抽取出能用于配置智能超表面将信道稀疏化的信道参数，使用该参数配置智能超表面后，将具有丰富传播路径的信道稀疏化，能够显著降低下行信道估计的导频开销和信道估计复杂度。
19、本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种基于重塑信道的智能超表面辅助信道状态信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于重塑信道的智能超表面辅助信道状态信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1具体包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2具体包...
【专利技术属性】
技术研发人员：金石，滕文俊，陈伟聪，韩瑜，李潇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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