智能反射面辅助毫米波系统的低开销信道估计方法

技术特征：
1.本发明提供一种智能反射面辅助毫米波系统的低开销信道估计方法方法，用于下述场景：包括基站、用户与智能反射面的下行通信系统，基站和用户均配置多根天线。该方法具体包括下列两个操作步骤：(1)波束选择阶段：由用户历史位置信息和历史波束最优方向组成数据集，基于监督学习方法(如支持向量机)进行模型训练；利用运动传感器实时获取用户位置信息，基于所训练模型进行最优波束对预测，从而实现智能反射面辅助毫米波的快速波束选择；同时，计算k个次优方向波束对及对应的接收端响应，用于后续压缩感知信道估计。(2)信道估计阶段：利用(1)获取的基站-智能反射面-用户链路粗略角度域信息，基于该场景信道多维且稀疏的特征进将级联信道估计问题转化为稀疏恢复问题，通过运动觉知的块匹配动态压缩感知方法进行信道估计。2.根据权利要求1所述的波束选择方法，其特征在于：所提波束选择阶段的具体步骤如下：(1)由用户历史位置信息和历史波束最优方向组成数据集；(2)设定角度域分辨率k，将初始数据集标签化，并将数据集划分为训练集和测试集；(3)基于网格搜索获取支持向量机(support vector machines,svm)超平面最优超参数；(4)基于最优超参数在训练集上进行模型训练，并在测试集验证有效性；(5)基于(4)训练的模型和当前用户位置，选择最佳智能反射面-用户链路波束对{w
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,φ
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}；(6)基于(4)训练的模型，计算智能反射面-用户链路上的k个次优方向波束对；(7)输出用户当前位置对应最优波束对，以及k个次优方向波束对及对应的接收端响应。3.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于：所提信道估计阶段的具体步骤如下：(1)输入波束选择阶段获取的角度域信息，以及对应接收端响应序列；(2)输入误差控制阈值δ、最大迭代次数l、块大小b及字典矩阵分辨率，并基于字典矩阵分辨率生成字典矩阵；(3)基于波束选择阶段获得的粗略角度域信息(包括最优波束对{w
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,φ
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}以及k个次优方向波束对)生成感知矩阵(4)初始化残差r0，序列集，当前块范围，迭代次数；(5)将感知矩阵分块，选择感知矩阵中与残差最相关的块，并更新序列集；(6)通过最小二乘求解与当前块最相关的路径复增益，并更新残差；(7)重复(5)～(6)直至达到最大迭代次数或估计精度达到阈值，输出基站-智能反射面-用户信道估计结果。

技术总结
本发明提出一种智能反射面辅助毫米波系统的低开销信道估计方法。建立智能反射面辅助的毫米波通信链路时，最小化链路建立和信道估计系统开销是关键挑战之一。对于智能反射面辅助的毫米波通信系统，传统的波束训练方法如穷举搜索、层搜索以及复杂化的网络结构，引入了大量训练开销。为此本发明提出一种智能反射面辅助毫米波系统的低开销信道估计方法，首先利用带外信息(例如位置信息、低频信道信息)辅助建立毫米波通信链路以降低开销，实现快速波束选择；其次将基站-智能反射面-用户级联信道估计转化为稀疏信号恢复问题，利用第一步获取的粗略角度域信息基于运动觉知的动态压缩感知算法进行信道估计，显著降低了系统训练开销。显著降低了系统训练开销。显著降低了系统训练开销。


技术研发人员：鲜啸啸 高晖 曹若菡 何元
受保护的技术使用者：北京邮电大学
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2022/8/5