应用于RIS辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113315724A(43)申请公布日2021.08.27(21)申请号202110576833.2H04B7/145(2006.01)(22)申请日2021.05.26(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)发明人宋铁成王珏张文策胡静夏玮玮燕锋沈连丰(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人秦秋星(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)H04L27/00(2006.01)H04W4/40(2018.01)H04W4/44(2018.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称应用于RIS辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法(57)摘要本发明公开一种应用于RIS辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法。首先，输入所需参数，包括发射信号x和接收信号y；其次，使用多普勒频偏估计方法来获取直达径和反射径的多普勒频偏；最后，使用多普勒频偏补偿方法，最大程度地消除接收信号的多普勒频偏。本发明能够有效应对可重构反射面辅助移动通信系统中的多普勒效应；该方案具有应用范围广泛、估计结果精确、可行性较高等优点。CN113315724ACN113315724A权利要求书1/2页1.一种应用于RIS辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法，其特征在于，所述RIS辅助移动通信系统包括一个单天线的路侧基站单元RSU，一个载有单天线目标用户的车辆，以及由M个反射单元构成的可重构反射面；所述方法包含以下步骤：步骤1：构建目标用户接收信号模型：其中，t表示时间，x表示发射信号，n表示接收到的高斯白噪声，服从复高斯分布为噪声功率；和分别表示RSU‑user，RSU‑IRS和IRS‑user链路的信道增益；表示各个IRS反射单元的相移系数所构成的对角阵，θ1,θ2,…,θM为每个反射单元引入的相位偏移；LD和LR分别表示信号传输过程中经历的大尺度衰落；fD和fR分别表示直达径和反射径的多普勒频移；步骤2：短暂关闭RIS的所有反射单元，使其停止工作，以去除接收信号的反射径分量，即此时接收信号为步骤3：对直达径的多普勒频偏进行估计，同时估计出直达径信道增益；步骤4：开启所有RIS反射单元，得到包含直达径与反射径的接收信号；根据步骤2得到的接收信号，从中减去直达径分量，得到反射径分量，即步骤5：重复步骤2的估计方法，对反射径的多普勒频偏和信道增益进行估计；步骤6：对接收信号进行形式上的变换：式中的Δf＝fR‑fD；步骤7：通过合理设置Θ平衡直达径和反射径信道存在的非时变相位偏差。2.如权利要求1所述的一种应用于RIS辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法，其特征在于：步骤3中所述的直达径的多普勒频偏和信道增益估计的具体步骤为：步骤301：从0时刻开始，以采样周期TS对接收信号在一个符号周期内进行N次采样，得到采样序列y＝(y1,y2,…,yN)，此时可以认为s(n)＝s(nTs)＝s；对于理论采样值，有其中，假设ω＝2πfD；步骤302：对于yT，将其任意相邻两元素相除，可得由此可直接计算得到直达径多普勒频偏fD；对yT的任意相邻两项相除所得的估计结果取平均，作为fD的估计值，即其中fD,i表示yT的第i项与第i‑1项相除所得的估计值；根据fD的估计值，可以进一步估计出直达径信道增益LDH。3.如权利要求1所述的一种应用于RIS辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法，其特征在于：步骤7包括：对于多普勒效应引发的时变相位偏差ej2πΔft，利用RIS在离散的时刻进行调节；假设RIS调节的时间间隔为TR，即每经过TR的时间，RIS会将当前的相位偏差调整为0；从零时刻开始，经过k个时间段后，在第k+1个时段，补偿后的接收信号为2CN113315724A权利要求书2/2页3CN113315724A说明书1/5页应用于RIS辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法技术领域[0001]本发明涉及一种应用于RIS(可重构反射面)辅助移动通信系统的多普勒频偏估计与补偿方法，属于无线通信技术领域。背景技术[0002]如今，越来越多的人在驾驶汽车或乘坐公共交通的过程中，对移动互联网服务产生了需求。车辆移动通信网络巨大的数据消耗量成为了一种必然的趋势。车辆移动用户对于数据流量和高速数据服务的需求也在不断增加。在这样的背景下，车联网的概念应运而生，吸引了包括全世界研究者、电信运营商、通信公司在内的各界的关注。[0003]近年来，可重构反射面(ReconfigurableIntelligentSurface,RIS)作为一项十分富有应用前景的新兴技术被提出。RIS是由大量可重构的无源反射元件(例如移相器)组