【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车联网领域，尤其是涉及一种基于4d(四维)张量的ris(reconfigurableintelligent surface，可重构智能表面)辅助毫米波mimo-noma(multiple-inputmultiple-output non-orthogonal multiple access，多输入多输出非正交多址接入)车联网系统信道估计方法。
技术介绍
1、随着无线设备数量的爆炸式增长和无线服务需求的多样化，万物互联正逐渐成为现实，极大地促进了各个领域的发展，特别是车联网(internet of vehicle，iov)领域，与此同时，对通信技术提出了更高的要求。第五代(5g)通信系统在支持iov方面面临着诸多挑战，尤其是在数据传输速率、连接密度和定位精度方面。为了满足iov用户对超高速数据传输、超密集连接和高精度定位的需求，现有的5g通信系统需要进一步的技术革新。
2、毫米波(mmwave)和非正交多址接入(non-orthogonal multiple access，noma)技术的结合可以为现有的5g通信系统带来前所未有的性能提升，其中，毫米波的大带宽可以提供每秒千兆比特的数据传输速率，而noma技术可以在同一时频资源块中为多个用户提供服务，大大提高了频谱效率。然而，由于毫米波传播距离短和穿透能力弱，其固有的覆盖范围有限，因此会导致明显的路径损耗和易受视线(line-of-sight，los)路径上沿线障碍物堵塞的影响。
3、为了克服这些限制，多输入多输出(multiple-input
4、目前，尽管已有研究提出了多种ris辅助毫米波mimo系统的信道估计方法，但这些方法往往没有充分考虑iov系统中由于高速移动带来的多普勒频移问题，或者忽略了多径信道的多径时延。越大的移动速度将带来越严重的多普勒效应，导致毫米波信道在短时间内快速变化，因此，需要频繁的信道估计来克服多普勒频移引起的相位失真，从而导致过载的导频信令开销。而忽略多径信道的多径时延，即频率选择性衰落，将使得系统不适用于实际的宽带毫米波信道。不仅如此，现有全面考虑到达角(angle of arrival，aoa)，离开角(angle of departure，aod)，多径时延和多普勒偏移的ris辅助毫米波mimo系统的研究成果仍然十分少见，更不用说结合noma技术的mimo-noma系统。因此，全面考虑aoa、aod、多径时延和多普勒频移等信道参数的快速移动场景下的ris辅助毫米波mimo-noma车联网系统的信道估计方法便有重要的理论和实际意义。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于4d张量的ris辅助毫米波mimo-noma车联网系统信道估计方法，其能够有效提升快速移动场景下aoa、aod、多径时延和多普勒频移等信道参数的估计性能。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于4d张量的ris辅助毫米波mimo-noma车联网系统信道估计方法，其特征在于包括以下步骤：
3、步骤1：建立ris辅助的毫米波mimo-noma车联网系统，在该系统中考虑一个二维场景，该系统中设置有一个基站、一个ris、nu个移动用户，在基站和每个移动用户中部署有混合模拟-数字架构，基站和移动用户之间采用下行链路通信，基站和移动用户之间的los路径被阻塞，基站通过ris并利用相同的时-频资源块同时对所有移动用户提供通信服务，基站配备有nbs根天线和mbs根射频链，ris固定安装在一个空中位置上，受基站控制，ris由nr个反射单元组成，每个移动用户配备有nms根天线和mms根射频链；其中，nu＞1，nu个移动用户共享同一时-频资源块，mbs＜nbs，mms＜nms，noma系统的载波中心频率设为fc、带宽设为fs、子载波总数设为n，n个子载波用来并行传输ns串数据流，k个子载波作为导频子载波用来信道估计，1＜k＜n；
4、步骤2：建立基站和ris之间及ris和每个移动用户之间的信道频域模型，具体如下：
5、基站和ris之间的信道频域模型：将基站和ris之间在第k个子载波上的信道频域模型表示为其中，k＝1,2,…,n，gbr,k表示基站和ris之间在第k个子载波上的频域信道，α表示基站和ris之间的路径的复信道增益，且服从复正态高斯分布cn(0,1)，e表示自然常数，j为虚部表示，τbr表示基站和ris之间的路径时延，θbr表示ris的aoa，φbr表示基站的aod，ar(θbr)表示ris相关联的导向矢量，ab(φbr)表示基站相关联的导向矢量，(·)h表示共轭转置操作，(·)t表示转置操作；
6、ris和每个移动用户之间的信道频域模型：采用l径几何毫米波信道模型，将ris和移动用户之间的信道时域模型表示为其中，t表示时间变量，τ表示时延变量，grm[t,τ]表示ris和移动用户之间的时域信道，l＝1,2,…,l，βl表示ris和移动用户之间的第l条路径的复信道增益，且服从复正态高斯分布cn(0,1)，表示ris和移动用户之间的第l条路径的多普勒频移，v表示移动用户的运动速度，表示在第l条路径上移动用户的aoa与运动方向的夹角，表示在第l条路径上移动用户的aoa，表示在第l条路径上ris的aod，表示在第l条路径上移动用户相关联的导向矢量，表示在第l条路径上ris相关联的导向矢量，表示ris和移动用户之间的第l条路径时延，δ(·)为冲激函数；
7、在5g系统中，每个无线帧的持续时间为10ms，每个无线帧由10个子帧组成，每个子帧的持续时间为1ms，设每个子帧由8个聚合时隙组成，定义每个聚合时隙由4个时隙组成，每个时隙的持续时间为0.03125ms，每个聚合时隙的持续时间为0.125ms，定义半时隙为一个时隙的一半，半时隙由7个noma符号组成；假设在一个聚合时隙中ris和移动用户之间的信道保持不变，则对ris和移动用户之间的时域信道grm[t,τ]进行傅里叶变换，得到ris和移动用户之间在第m个聚合时隙的第k个子载波本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于4D张量的RIS辅助毫米波MIMO-NOMA车联网系统信道估计方法，其特征在于包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于4d张量的ris辅助毫米波mimo-no...
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