一种智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115842700A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202211509803.0(22)申请日2022.11.29(71)申请人东南大学地址211102江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人金石陈伟聪李潇(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249专利代理师沈廉(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法(57)摘要本发明公开了一种智能超表面辅助无线通信的有限反馈方法，该方法包括：用户进行信道估计获取智能超表面辅助无线通信系统的下行信道路径参数；用户根据获取的信道路径参数确定能够塑造稀疏信道的智能超表面具体配置；用户通过上行反馈链路反馈与智能超表面具体配置相关的稀疏信道路径参数；基站通过上行反馈链路接收用户反馈的稀疏信道路径参数；基站利用稀疏信道路径参数对智能超表面进行配置并重构下行端到端信道矩阵。本发明通过配置智能超表面将具有丰富传播路径的信道塑造为稀疏传播信道，使得信道可近似由稀疏传播路径表示，降低了基站重构下行信道所需的用户反馈信道参数量。CN115842700ACN115842700A权利要求书1/1页1.一种智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法，其特征在于，该反馈方法包括如下步骤：步骤一：用户进行信道估计获取智能超表面辅助无线通信系统的下行信道路径参数；步骤二：用户根据获取的信道路径参数确定能够塑造稀疏信道的智能超表面具体配置；步骤三：用户通过上行反馈链路反馈与智能超表面具体配置相关的稀疏信道路径参数；步骤四：基站通过上行反馈链路接收用户反馈的稀疏信道路径参数；步骤五：基站利用稀疏信道路径参数对智能超表面进行配置并重构下行端到端信道矩阵。2.根据权利要求1所述的智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法，其特征在于，所述步骤一具体为：用户采用信道参数估计算法依次估计智能超表面级联的路径参数，若第一条级联路径能量在智能超表面配置后所能达到的最大值大于等于当前估计级联路径能量在智能超表面配置后所能达到最大值的τ倍，则用户停止估计由智能超表面级联的剩余路径参数。3.根据权利要求1所述的智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法，其特征在于，所述步骤二具体为：用户在反馈参数个数有限的要求下，以级联路径能量之和最大化为原则设计能够塑造稀疏信道的智能超表面具体配置并确定该配置所需的稀疏信道路径参数。4.根据权利要求1所述的智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法，其特征在于，所述步骤三具体为：用户在总反馈比特数有限的要求下，以最小化因有限量化反馈带来的系统性能为原则，为能够塑造稀疏信道的智能超表面具体配置所需的每一个稀疏信道路径参数分配反馈比特数，用于将其在取值范围内进行量化后通过上行反馈链路以发射信号的形式反馈给基站。5.根据权利要求1所述的智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法，其特征在于，所述步骤四具体为：基站通过上行反馈链路接收获得用户发射的信号，获取用户反馈的已量化稀疏路径参数。6.根据权利要求1所述的智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法，其特征在于，所述步骤五具体为：基站利用获得的已量化的稀疏路径参数，以级联路径能量之和最大化为原则配置智能超表面，获得智能超表面响应矩阵，进一步根据获得的已量化的稀疏路径参数和智能超表面响应矩阵重构下行端到端信道矩阵。2CN115842700A说明书1/4页一种智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法技术领域[0001]本发明提供一种智能超表面辅助无线通信的有限信道反馈方法，属于无线通信技术领域。背景技术[0002]在无线通信领域，一个完整的无线通信系统通常包含发射机、信道以及接收机。由于信道一般被视为不可控的因素，无线通信系统的设计主要集中在发射机和接收机。信道的不可控性使得无线通信系统的设计缺少了信道层面的自由度。智能超表面是一种由可编程二维电磁超材料构成的技术，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层面上的缺失，为新一代无线通信技术的发展提供了新思路。[0003]作为一种能够有效调控信道的技术，智能超表面在各种无线通信场景的应用研究吸引了广大科研人员的关注。信道状态信息是智能超表面能够成功应用的关键因素之一。在频分双工系统中，由于上下行信道不具备互易性，基站必须通过用户的信道反馈获得下行信道状态信息。虽然信道反馈在当前无线通信系统中已经得到了广泛的研究，但这些研究工作大多致力于反馈基站和用