CN113285897A - 车联网环境下ris系统中基于定位信息辅助的信道估计方法及系统 - Google Patents

车联网环境下ris系统中基于定位信息辅助的信道估计方法及系统 Download PDF

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CN113285897A CN202110535233.1A CN202110535233A CN113285897A CN 113285897 A CN113285897 A CN 113285897A CN 202110535233 A CN202110535233 A CN 202110535233A CN 113285897 A CN113285897 A CN 113285897A
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Abstract

本发明公开了一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法及系统，本发明方法包括如下步骤：步骤1：根据车联网得到基站、RIS及车辆接收端的相对位置；步骤2：根据相对位置求得基站到RIS及RIS到接收端有效信号在传播过程中的方位角与仰角；步骤3：根据RIS的接收信号与反射信号的方位角与仰角，构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k；步骤4：考虑下行链路导频传输，构建信道模型，由单用户接收端接收信号转换，构建级联信道
Figure DDA0003069350110000011
步骤5：利用位置信息，基于接收端接收信号功率最大准则，计算RIS每个单元的最优反射系数，并构建反射系数矩阵Θ；步骤6：根据所求得到的反射系数矩阵Θ与单用户接收信号yk，通过LS算法得到估计信道Hc。

Description

车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法 及系统
技术领域
本发明属于车联网环境下智能表面(RIS)辅助通信的信道估计技术领域， 特别涉及一种车联网环境下智能表面(RIS)系统中基于定位信息辅助的信道估 计方法及系统。
背景技术
在过去的几十年，由于超密集网络(UDN)、大规模MIMO、毫米波通信的 发明，网络能耗和硬件成本仍是实际实现中面临的关键问题。例如，超密集网 络几乎与新部署的基站的数量线性地调整电路和冷却能量消耗，而在毫米波频 率下的高效通信需要昂贵的射频链和复杂的信号处理技术。另一方面，在无线 网络中添加过大量的活动组件，如小区基站/中继，也会导致更严重的干扰问题。 因此，研发具有低硬件成本的光谱和节能技术对于实现可持续和绿色的第五代 (5G)无线网络以及超越仍然非常重要。
IRS是一个由大量无源元件(如低成本印刷偶极子)组成的平面阵列，其中 每个元件能够独立地对入射电磁波(由智能控制器)诱导一定的相移。无源反射 面作为传统反射射线的关键组成部分，在雷达和卫星通信中有广泛的应用，但 很少在地面无线通信中应用。这是因为传统的反射表面只有制造后的固定的移 相器，很难满足时变信道无线网络的动态。然而，射频微机电系统(MEMS)和超 材料(例如超表面)的最近进展使得反射表面的可重构性成为可能，即使是通 过实时控制的移相器。通过智能地调整RIS上所有元素的相移，反射信号可以 在所需的接收机相干地增加，以提高接收信号功率，或在非预期接收机具有破 坏性，以避免干扰和提高安全性/隐私。
值得注意的是，所提出的RIS与其他现有的相关技术，如放大和正向中继、 后向散射通信和基于M-MIMO的主动智能表面有显著的不同。首先，与通过主 动产生新信号来辅助源—目的地传输的AF中继相比，IRS不使用发射机模块， 而只是将环境射频信号作为无源阵列反映，因此不会产生额外的功耗。其次， 与传统的射频识别(RFID)的入射波与接收机通信的后向散射通信不同，RIS被用 来提高现有的通信链路性能，而不是传递其自身的任何信息。因此，后向散射 通信中的直接路径信号(从读取器到接收器)是不需要的干扰，因此需要在接 收器处被取消/抑制。在IRS增强通信中，直接路径和反射路径信号都携带相同的有用信息，因此应该在接收器处相干地添加，以最大限度地接收总功率。此 外，RIS具有其他优点，如低轮廓、轻量化和保形几何，使它们很容易附着在墙 壁或天花板上，从而为实际实现提供了很高的灵活性和优越的兼容性。例如， 通过在车辆的视距车面上安装IRS，其信号强度和覆盖范围预计将得到显著提高。
发明内容
针对上述现状，本发明提出了一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息 辅助的信道估计方法及系统，本发明根据位置信息，可以获得RIS的反射系数 矩阵。本发明根据RIS系统性能，以接收端接收信号的功率最大为前提，提高 接收端信噪比与信道估计性能。
为了达到上述的目的，本发明采用以下技术方案：
一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，包括如 下步骤：
步骤1：根据车联网技术得知基站、智能反射面(RIS)以及车辆(接收端) 的相对位置；
步骤2：根据相对位置可以求得基站到智能反射面(RIS)以及RIS到接收 端有效信号在传播过程中的方位角与仰角；
步骤3：根据RIS的接收信号与反射信号的方位角与仰角，构建基站到RIS 的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k；
步骤4：考虑下行链路导频传输，构建信道模型，由单用户接收端接收信 号转换，构建级联信道
Figure BDA0003069350090000021
步骤5：利用位置信息，基于接收端接收信号功率最大准则，计算RIS每 个单元的最优反射系数，并构建反射系数矩阵Θ；
步骤6：根据所求得到的反射系数矩阵Θ与单用户接收信号yk，通过LS算 法得到估计信道Hc。
作为优选，步骤1：基于车联网系统获得通信中物体的相对位置信息，首先 初始化发送端，智能反射面以及接收端的相对位置，设
BS:(x1,y1,z1)
RIS:(x2,y2,z2)
User:(x3,y3,z3)
其中，所设坐标均为对应通信设备的中心点位置。
作为优选，步骤2：根据所得到的基站，RIS以及接收端的相对位置，可求 出BS的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000031
Figure BDA0003069350090000032
RIS接收信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000033
Figure BDA0003069350090000034
RIS反射信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000035
Figure BDA0003069350090000036
作为优选，步骤3：基于步骤2所得到信息构建基站到RIS的级联信道G， 以及RIS到接收端的级联信道hr,k，即
Figure BDA0003069350090000037
其中，M,N分别对应基站的天线数量与RIS反射元件的数量。αG表示基站 到RIS的路径损耗；
Figure BDA0003069350090000041
其中，N是RIS反射元件的数量。αr,k表示RIS到第k个用户的路径损耗， a(ν,ψ)与
Figure BDA0003069350090000042
进一步表示为
Figure BDA0003069350090000043
Figure BDA0003069350090000044
其中，
Figure BDA0003069350090000045
λ是载波波长，d通常满足d＝λ/2的天线间距，
Figure BDA0003069350090000046
表示克罗内克积。
作为优选，步骤4：在下行链路中BS将已知的导频信号传输给用户，特别 的，第k个用户接收到的信号为
yk＝Gdiag(Θ)hr,ksk+nk
＝Gdiag(hr,k)Θsk+nk
其中，sk表示发送给第k个用户的导频信号，Θ＝[Θ1,...,ΘN]T是RIS的反射向量，Θn表示RIS的第n个元件(n＝1,...,N)的反射系数。nk为均值为0，方差为σ2的 接收噪声。
进一步定义系统级联信道
Figure BDA0003069350090000047
则第k个用户的接收信号为
yk＝HΘsk+nk。
作为优选，步骤5：由位置信息，基于接收端信号功率最大原则，即
Figure BDA0003069350090000048
Figure BDA0003069350090000049
可直接计算出RIS相移θi,j，其中i,j分别对应RIS的第i行第j列个元件的位 置，则θi,j为
Figure BDA00030693500900000410
其中
Figure BDA00030693500900000411
vr,k,
Figure BDA00030693500900000412
均为对应RIS的第i行第j列个元件的反射相位位置的方位角与仰角大小，在这里假定RIS的反射系数β＝1，RIS反射系 数矩阵进一步写为
Figure BDA0003069350090000051
作为优选，步骤6：通过LS算法利用接收信号yk直与反射系数矩阵Θ直接 得到估计信道Hc的稀疏向量，即
Hc＝(ΘTΘ)-1Θ*yk。
本发明还公开了一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估 计系统，其包括如下模块：
相对位置获取模块，根据车联网得到基站、RIS以及车辆接收端的相对位 置；
方位角与仰角计算模块，根据相对位置求得基站到RIS以及RIS到接收端 有效信号在传播过程中的方位角与仰角；
级联信道构建模块，根据RIS的接收信号与反射信号的方位角与仰角，构 建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k；
信道模型及级联信息构建模块，考虑下行链路导频传输，构建信道模型， 由单用户接收端接收信号转换，构建级联信道
Figure BDA0003069350090000052
最优反射系统计算及反射系统矩阵构建模块，利用位置信息，基于接收端 接收信号功率最大准则，计算RIS每个单元的最优反射系数，并构建反射系数 矩阵Θ；
信道估计模块，根据所求得到的反射系数矩阵Θ与单用户接收信号yk，通 过LS算法得到估计信道Hc。
作为优选，相对位置获取模块，基于车联网系统获得通信中物体的相对位 置信息，首先初始化发送端，智能反射面以及接收端的相对位置，设
BS:(x1,y1,z1)
RIS:(x2,y2,z2)
User:(x3,y3,z3)
其中，所设坐标均为对应通信设备的中心点位置。
作为优选，方位角与仰角计算模块，根据所得到的基站、RIS以及接收端的 相对位置，求出BS的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000061
Figure BDA0003069350090000062
RIS接收信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000063
Figure BDA0003069350090000064
RIS反射信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000065
Figure BDA0003069350090000066
级联信道构建模块，基于方位角与仰角计算模块所得到信息构建基站到RIS 的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k，即
Figure BDA0003069350090000067
其中，M,N分别对应基站的天线数量与RIS反射元件的数量；αG表示基站 到RIS的路径损耗；
Figure BDA0003069350090000068
其中，N是RIS反射元件的数量；αr,k表示RIS到第k个用户的路径损耗， a(ν,ψ)与
Figure BDA0003069350090000069
进一步表示为
Figure BDA00030693500900000610
Figure BDA0003069350090000071
其中，
Figure BDA0003069350090000072
λ是载波波长，d通常满足d＝λ/2的天线间距，
Figure BDA0003069350090000073
表示克罗内克积。
作为优选，信道模型及级联信息构建模块，在下行链路中BS将已知的导频 信号传输给用户，第k个用户接收到的信号为
yk＝Gdiag(Θ)hr,ksk+nk
＝Gdiag(hr,k)Θsk+nk
其中，sk表示发送给第k个用户的导频信号，Θ＝[Θ1,...,ΘN]T是RIS的反射向量，Θn表示RIS的第n个元件(n＝1,...,N)的反射系数；nk为均值为0，方差为σ2的 接收噪声；
定义系统级联信道
Figure BDA0003069350090000074
则第k个用户的接收信号为
yk＝HΘsk+nk。
作为优选，最优反射系统计算及反射系统矩阵构建模块，由位置信息，基 于接收端信号功率最大原则，即
Figure BDA0003069350090000075
Figure BDA0003069350090000076
计算出RIS相移θi,j，其中i,j分别对应RIS的第i行第j列个元件的位置，则 θi,j为
Figure BDA0003069350090000077
其中
Figure BDA0003069350090000078
vr,k,
Figure BDA0003069350090000079
均为对应RIS的第i行第j列个元件的反射相位位置的方位角与仰角大小，假定RIS的反射系数β＝1，RIS反射系数矩阵 进一步写为
Figure BDA00030693500900000710
作为优选，信道估计模块，通过LS算法利用接收信号yk直与反射系数矩阵 Θ直接得到估计信道Hc的稀疏向量，即
Hc＝(ΘTΘ)-1Θ*yk。
将RIS应用在车联网中，对于单发射天线与单接收天线的车与车通信，RIS 可以通过改变反射系数矩阵，进而改变信号在无线信道的传输路径，提高接收 端的信号功率。
本发明应用于车联网环境下的RIS系统中，利用车联网获得的位置信息， 通过改变RIS的反射系数矩阵，提高接收端接收信号的信号功率。
本发明还降低了信道估计的时间复杂度，根据位置信息，得到RIS反射系 数矩阵，联合接收信号直接获得估计信道。
附图说明
图1是本发明实施例2一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的 信道估计系统框图。
具体实施方式
以下优选实施例是对本发明提供的方法和技术方案的进一步说明，但不应 该理解成对发明的限制。
实施例1
本实施例一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法， 以RIS的UPA设计为例，具体包括以下步骤：
步骤1：基于车联网系统获得通信中物体的相对位置信息，首先初始化发 送端，智能反射面以及接收端的相对位置，设
BS:(x1,y1,z1)
RIS:(x2,y2,z2)
User:(x3,y3,z3)
其中，所设坐标均为对应通信设备的中心点位置。
步骤2：根据所得到的基站，RIS以及接收端的相对位置，可求出BS的方位 角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000091
Figure BDA0003069350090000092
RIS接收信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000093
Figure BDA0003069350090000094
RIS反射信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000095
Figure BDA0003069350090000096
步骤3：基于步骤2所得到信息构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到 接收端的级联信道hr,k，即
Figure BDA0003069350090000097
其中，M,N分别对应基站的天线数量与RIS反射元件的数量。αG表示基站 到RIS的路径损耗；
Figure BDA0003069350090000098
其中，αr,k表示RIS到第k个用户的路径损耗，a(ν,ψ)与
Figure BDA0003069350090000099
进一步表示为
Figure BDA00030693500900000910
Figure BDA00030693500900000911
其中，
Figure BDA0003069350090000101
λ是载波波长，d通常满足d＝λ/2的天线间距，
Figure BDA0003069350090000102
表示克罗内克积；
步骤4：在下行链路中BS将已知的导频信号传输给用户，特别的，第k个 用户接收到的信号为
yk＝Gdiag(Θ)hr,ksk+nk
＝Gdiag(hr,k)Θsk+nk
其中，sk表示发送给第k个用户的导频信号，Θ＝[Θ1,...,ΘN]T是RIS的反射向量，Θn表示RIS的第n个元件(n＝1,...,N)的反射系数。nk为均值为0，方差为σ2的 接收噪声。
步骤5：由位置信息，基于接收端信号功率最大原则，即
Figure BDA0003069350090000103
Figure BDA0003069350090000104
可直接计算出RIS相移θi,j，其中i,j分别对应RIS的第i行第j列个元件的位 置，则θi,j为
Figure BDA0003069350090000105
其中
Figure BDA0003069350090000106
vr,k,
Figure BDA0003069350090000107
均为对应RIS的第i行第j列个元件的反射相位位置的方位角与仰角大小，在这里假定RIS的反射系数β＝1，RIS反射系 数矩阵进一步写为
Figure BDA0003069350090000108
步骤6：通过LS算法利用接收信号yk直与RIS反射系数矩阵Θ直接得到估 计信道Hc的稀疏向量，即
Hc＝(ΘTΘ)-1Θ*yk。
实施例2
如图1所示，本实施例一种车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的 信道估计系统，具体包括以下模块：
相对位置获取模块：基于车联网系统获得通信中物体的相对位置信息，首 先初始化发送端，智能反射面以及接收端的相对位置，设
BS:(x1,y1,z1)
RIS:(x2,y2,z2)
User:(x3,y3,z3)
其中，所设坐标均为对应通信设备的中心点位置。
方位角与仰角计算模块：根据所得到的基站，RIS以及接收端的相对位置， 可求出BS的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000111
Figure BDA0003069350090000112
RIS接收信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000113
Figure BDA0003069350090000114
RIS反射信号的方位角与仰角分别为：
Figure BDA0003069350090000115
Figure BDA0003069350090000116
级联信道构建模块：基于方位角与仰角计算模块所得到信息构建基站到RIS 的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k，即
Figure BDA0003069350090000117
其中，M,N分别对应基站的天线数量与RIS反射元件的数量。αG表示基站 到RIS的路径损耗；
Figure BDA0003069350090000121
其中，αr,k表示RIS到第k个用户的路径损耗，a(ν,ψ)与
Figure BDA0003069350090000122
进一步表示为
Figure BDA0003069350090000123
Figure BDA0003069350090000124
其中，
Figure BDA0003069350090000125
λ是载波波长，d通常满足d＝λ/2的天线间距，
Figure BDA0003069350090000126
表示克罗内克积；
信道模型及级联信息构建模块：在下行链路中BS将已知的导频信号传输给 用户，特别的，第k个用户接收到的信号为
yk＝Gdiag(Θ)hr,ksk+nk
＝Gdiag(hr,k)Θsk+nk
其中，sk表示发送给第k个用户的导频信号，Θ＝[Θ1,...,ΘN]T是RIS的反射向量，Θn表示RIS的第n个元件(n＝1,...,N)的反射系数。nk为均值为0，方差为σ2的 接收噪声。
最优反射系统计算及反射系统矩阵构建模块：由位置信息，基于接收端信 号功率最大原则，即
Figure BDA0003069350090000127
Figure BDA0003069350090000128
可直接计算出RIS相移θi,j，其中i,j分别对应RIS的第i行第j列个元件的位 置，则θi,j为
Figure BDA0003069350090000129
其中
Figure BDA00030693500900001210
vr,k,
Figure BDA00030693500900001211
均为对应RIS的第i行第j列个元件的反射相位位置的方位角与仰角大小，在这里假定RIS的反射系数β＝1，RIS反射系 数矩阵进一步写为
Figure BDA00030693500900001212
信道估计模块：通过LS算法利用接收信号yk直与RIS反射系数矩阵Θ直接 得到估计信道Hc的稀疏向量，即
Hc＝(ΘTΘ)-1Θ*yk。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以 对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范 围内。

Claims (10)

1.车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是包括如下步骤：
步骤1：根据车联网得到基站、RIS以及车辆接收端的相对位置；
步骤2：根据相对位置求得基站到RIS以及RIS到接收端有效信号在传播过程中的方位角与仰角；
步骤3：根据RIS的接收信号与反射信号的方位角与仰角，构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k；
步骤4：考虑下行链路导频传输，构建信道模型，由单用户接收端接收信号转换，构建级联信道
Figure FDA0003069350080000011
步骤5：利用位置信息，基于接收端接收信号功率最大准则，计算RIS每个单元的最优反射系数，并构建反射系数矩阵Θ；
步骤6：根据所求得到的反射系数矩阵Θ与单用户接收信号yk，通过LS算法得到估计信道Hc。
2.如权利要求1所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是，步骤1：基于车联网系统获得通信中物体的相对位置信息，首先初始化发送端，智能反射面以及接收端的相对位置，设
BS:(x1,y1,z1)
RIS:(x2,y2,z2)
User:(x3,y3,z3)
其中，所设坐标均为对应通信设备的中心点位置。
3.如权利要求2所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是，步骤2：根据所得到的基站、RIS以及接收端的相对位置，求出BS的方位角与仰角分别为：
Figure FDA0003069350080000012
Figure FDA0003069350080000013
RIS接收信号的方位角与仰角分别为：
Figure FDA0003069350080000021
Figure FDA0003069350080000022
RIS反射信号的方位角与仰角分别为：
Figure FDA0003069350080000023
Figure FDA0003069350080000024
4.如权利要求3所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是，步骤3：基于步骤2所得到信息构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k，即
Figure FDA0003069350080000025
其中，M,N分别对应基站的天线数量与RIS反射元件的数量；αG表示基站到RIS的路径损耗；
Figure FDA0003069350080000026
其中，N是RIS反射元件的数量；αr,k表示RIS到第k个用户的路径损耗，a(ν,ψ)与
Figure FDA0003069350080000027
进一步表示为
Figure FDA0003069350080000028
Figure FDA0003069350080000029
其中，
Figure FDA00030693500800000210
λ是载波波长，d通常满足d＝λ/2的天线间距，
Figure FDA00030693500800000211
表示克罗内克积。
5.如权利要求4所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计方法，其特征是，步骤4：在下行链路中BS将已知的导频信号传输给用户，第k个用户接收到的信号为
yk＝Gdiag(Θ)hr,ksk+nk
＝Gdiag(hr,k)Θsk+nk
其中，sk表示发送给第k个用户的导频信号，Θ＝[Θ1,...,ΘN]T是RIS的反射向量，Θn表示RIS的第n个元件(n＝1,...,N)的反射系数；nk为均值为0，方差为σ2的接收噪声；
定义系统级联信道
Figure FDA0003069350080000031
则第k个用户的接收信号为
yk＝HΘsk+nk；
和/或，
步骤5：由位置信息，基于接收端信号功率最大原则，即
Figure FDA0003069350080000032
Figure FDA0003069350080000033
计算出RIS相移θi,j，其中i,j分别对应RIS的第i行第j列个元件的位置，则θi,j为
Figure FDA0003069350080000034
其中
Figure FDA0003069350080000035
vr,k,
Figure FDA0003069350080000036
均为对应RIS的第i行第j列个元件的反射相位位置的方位角与仰角大小，假定RIS的反射系数β＝1，RIS反射系数矩阵进一步写为
Figure FDA0003069350080000037
和/或，
步骤6：通过LS算法利用接收信号yk直与反射系数矩阵Θ直接得到估计信道Hc的稀疏向量，即
Hc＝(ΘTΘ)-1Θ*yk。
6.车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计系统，其特征是包括如下模块：
相对位置获取模块，根据车联网得到基站、RIS以及车辆接收端的相对位置；
方位角与仰角计算模块，根据相对位置求得基站到RIS以及RIS到接收端有效信号在传播过程中的方位角与仰角；
级联信道构建模块，根据RIS的接收信号与反射信号的方位角与仰角，构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hr,k；
信道模型及级联信息构建模块，考虑下行链路导频传输，构建信道模型，由单用户接收端接收信号转换，构建级联信道
Figure FDA0003069350080000041
最优反射系统计算及反射系统矩阵构建模块，利用位置信息，基于接收端接收信号功率最大准则，计算RIS每个单元的最优反射系数，并构建反射系数矩阵Θ；
信道估计模块，根据所求得到的反射系数矩阵Θ与单用户接收信号yk，通过LS算法得到估计信道Hc。
7.如权利要求6所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计系统，其特征是，相对位置获取模块，基于车联网系统获得通信中物体的相对位置信息，首先初始化发送端，智能反射面以及接收端的相对位置，设
BS:(x1,y1,z1)
RIS:(x2,y2,z2)
User:(x3,y3,z3)
其中，所设坐标均为对应通信设备的中心点位置。
8.如权利要求7所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计系统，其特征是，方位角与仰角计算模块，根据所得到的基站、RIS以及接收端的相对位置，求出BS的方位角与仰角分别为：
Figure FDA0003069350080000042
Figure FDA0003069350080000051
RIS接收信号的方位角与仰角分别为：
Figure FDA0003069350080000052
Figure FDA0003069350080000053
RIS反射信号的方位角与仰角分别为：
Figure FDA0003069350080000054
Figure FDA0003069350080000055
9.如权利要求8所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计系统，其特征是，级联信道构建模块，基于方位角与仰角计算模块所得到信息构建基站到RIS的级联信道G，以及RIS到接收端的级联信道hrk，即
Figure FDA0003069350080000056
其中，M,N分别对应基站的天线数量与RIS反射元件的数量；αG表示基站到RIS的路径损耗；
Figure FDA0003069350080000057
其中，N是RIS反射元件的数量；αr,k表示RIS到第k个用户的路径损耗，a(ν,ψ)与
Figure FDA0003069350080000058
进一步表示为
Figure FDA0003069350080000059
Figure FDA00030693500800000510
其中，
Figure FDA00030693500800000511
λ是载波波长，d通常满足d＝λ/2的天线间距，
Figure FDA00030693500800000512
表示克罗内克积。
10.如权利要求9所述车联网环境下RIS系统中基于定位信息辅助的信道估计系统，其特征是，信道模型及级联信息构建模块，在下行链路中BS将已知的导频信号传输给用户，第k个用户接收到的信号为
yk＝Gdiag(Θ)hr,ksk+nk
＝Gdiag(hr,k)Θsk+nk
其中，sk表示发送给第k个用户的导频信号，Θ＝[Θ1,...,ΘN]T是RIS的反射向量，Θn表示RIS的第n个元件(n＝1,...,N)的反射系数；nk为均值为0，方差为σ2的接收噪声；
定义系统级联信道
Figure FDA0003069350080000061
则第k个用户的接收信号为
yk＝HΘsk+nk；
和/或，
最优反射系统计算及反射系统矩阵构建模块，由位置信息，基于接收端信号功率最大原则，即
Figure FDA0003069350080000062
Figure FDA0003069350080000063
计算出RIS相移θi,j，其中i,j分别对应RIS的第i行第j列个元件的位置，则θi,j为
Figure FDA0003069350080000064
其中
Figure FDA0003069350080000065
vr,k,
Figure FDA0003069350080000066
均为对应RIS的第i行第j列个元件的反射相位位置的方位角与仰角大小，假定RIS的反射系数β＝1，RIS反射系数矩阵进一步写为
Figure FDA0003069350080000067
和/或，
信道估计模块，通过LS算法利用接收信号yk直与反射系数矩阵Θ直接得到估计信道Hc的稀疏向量，即
Hc＝(ΘTΘ)-1Θ*yk。
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