JP2023538822A - 構成可能面のためのチャネル推定 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本開示のいくつかの実施形態を実施することができる例示的な通信システム100を示す。特に、通信システム100は、基地局(BS)110、RIS120、及びユーザ機器(UE、ユーザ又は端末とも呼ばれる)135を含む。この通信システムは、例示にすぎない。一般に、本発明を実施するための通信システムは、受信デバイス(モバイル又は据置型)、RIS、及び送信デバイス(モバイル又は据置型)を含むことができる。
及び
は、BS-RISとRIS-UEとの間の(チャネル行列によって表現された)チャネルをそれぞれ表す。記号MBS及びMUEは、BS110及びUE135のアンテナ(アンテナアレイ素子)の数をそれぞれ表す。
は、(n,m)番目のRIS素子の反射係数であり、ここで、αn,m∈[0,2π]は、(n,m)番目の素子によって誘発された位相偏移を表し、γn,m∈[0,1]は、反射ゲインを表す。通常、反射ゲインが1であること:γn,m=1,∀(n,m)を想定することが適切な近似である。添え字n及びmは、RIS120のUPA内の対応するアンテナ素子の垂直及び水平(行及び列)座標を指定する。
この表現は、ベクトル化行列
に対応する対角線を有する対角行列に対応する。RIS120の反射係数
は、構成可能であり、いくつかの実施形態では、BS110によって構成(設定)されてもよい。
1)集積、この場合、RIS120は、(ゲインが
に比例する)RIS120の素子のそれぞれによって受信されたエネルギー全てを収集し、次いで、チャネルGの効果をキャンセルすることによって、これらのエネルギーを並べる。
2)ビーム形成/誘導、RIS120は、仮想BS(一般に、仮想送信器)のように機能し、到来電磁波をUEの位置に向けて集中又は誘導する。
チャネルを推定するために、訓練(参照)記号sが、BS110からUE135に送信される。特に、訓練記号sは、システムの他のユーザへのユーザ間干渉がないように、ユーザ135に対して直角プリコーディングビーム(orthogonal precoding beam)を介して送信されてもよい。この想定の下では、分析は、一般性を失うことなく、1つの代表的なUE135に制約されてもよい。均一な減退、及び完全なタイミング、及び周波数同期の想定の下では、チャネルの希薄性は、幾何学的チャネルモデリングを使用することによって活用される。チャネル行列
によって表現されたモデルは、
と与えられてもよく、ここで、Lgは、RIS120において受信されたチャネル経路(すなわち、BS110とRIS120との間の経路)の数であり、
、
は、それぞれ、l番目のBS-RIS経路のRISにおける高度及び方位到来角(AoA)であり、
、
は、それぞれ、l番目のBS-RIS経路の基地局からの高度及び方位発射角(AoD:angle of departure)であり、zg,lは、l番目の経路におけるBS-RIS間の複素チャネル係数である。その上、
、
、
であり、diag(zg)は、行列の対角線上にベクトルzgの個々の要素zg,lを有する対角行列
であり、記号
は、RIS120のUPAのアレイレスポンスベクトルを表し、記号
は、BS110のUPAのアレイレスポンスベクトルを表す。上記の表記でわかるように、上付き文字Bは、基地局110(一般に、送信デバイス)を指し、Rは、RIS120を指し、Uは、UE135(一般に、受信デバイス)を指すことになる。
ここで、i∈{RIS,BS}に対して、
及び
である。記号
は、クロネッカー積を表し、λは、信号の波長であり、Nx及びNyは、垂直及び水平次元におけるUPAの素子の数をそれぞれ表し、du及びdvは、垂直及び水平方向のUPAの隣の素子との間の距離をそれぞれ表す。したがって、
及び
は、以下によって与えられる行列である。
i∈{RIS,BS}及びj∈{R,B}に対して、
希薄なチャネルに対して、経路Lgの数は、RISのアンテナ素子の数よりはるかに少ないことが指摘される。例えば、約10個のアンテナ素子に対して、1又は2つの経路が考慮されることがある。
同様に、
は、以下のように表現されることが可能であり、
ここで、
、
は、それぞれ、l番目のRIS-UE経路の高度及び方位AoAであり、
、
は、それぞれ、l番目のRIS-UE経路の高度及び方位AoDである。その上、
であり、記号
は、UE135のUPAのアレイレスポンスベクトルを表し、Lhは、RIS120とUE135との間の経路の数であり、
であり、
であり、diag(zh)は、行列の対角線上にベクトルzhの個々の要素zh,lを有する対角行列
である。
BS-RIS-UE間の全チャネル
は、以下によって与えられ、
ここで、
は、上述のW.Tangらによる資料のように計算された総経路損失である。すなわち、経路損失は、一般に、基地局とRISとの間の距離dg、RISとUEとの間の距離dh(図1参照)、及びRISからの信号の発射角の関数である。
チャネルを推定するために、(式#6)における有効なチャネルは、以下のように、修正されたチャネル行列
及び
の観点で、書き直されることが可能であり、
ここで、
、及び
である。
であり、ここで、arg(zg,l)は、係数
の位相を表す。Gは、RIS位相を変える直接の原因なので、∠zg,l=arg(zg,l)の観点でのみGを表現し、チャネルゲイン|zg|をHに含めることが、より重要な場合がある。zは、チャネルHのチャネル係数zh,l、及びチャネルGのチャネルゲイン|zg,l|を含んでいる。
は、チャネル行列Gのそれぞれの要素の絶対値を1に設定し、修正されたチャネル行列
に基づいて、修正されたチャネル行列
を決定するステップをさらに含めることによって、送信デバイス(110)と構成可能面(120)との間のチャネルのチャネル行列Gから取得された行列に対応する。言い換えれば、修正されたチャネル行列
は、BS-RISチャネルによって引き起こされた位相変化しか考慮していない。Gの電力変化は、修正された行列
の一部になる。
の推定
mm波チャネルは、希薄であり、BS-RISの新しい
の表現は、単位振幅を有するので(なぜなら、Gチャネル係数が、チャネルHに含まれるように転送され、チャネルGが、位相のみを有する
及び単位ゲインになるからである)、
を推定する問題は、各経路の
の推定と同等になる。言い換えれば、
は、反射ビームの偏移を引き起こし、したがって、この偏移を推定すると、
自体を推定することになる。これは、以下の3つのステップで実施され、ステップは、下記でより詳しく説明される。
一般に、BS-UEチャネルでの信号送信のために、ビーム形成サーチ(又はビーム形成訓練)を実施することによって、構成可能面120の訓練済み反射係数、及び受信デバイス135における信号の到来角(AoA)が取得されてもよい。
及びAoD
は、網羅的なビームサーチアルゴリズムによって決定されることが可能である。網羅的なビームサーチアルゴリズムでは、1つの最適なAoA及びAoDを見つけるために、可能な限りの角度がテストされる。それでも、このようなアプローチは、その複雑性により、大量の時間を要することがある。
、及びRISにおけるAoA
は、ビーム形成サーチ中、固定された状態に維持されてもよい。例えば、基地局及びRISの位置、並びに従って、BS-RISチャネルの最適なAoA及びAoDは、既に知られていても(例えば、予め定められても)よい。ビーム形成サーチは、したがって、RISの位相を適合させることによって(すなわち、反射係数を適合させることによって)実施されてもよい。言い換えれば、ビーム形成サーチでは、RISにおけるAoD
は変更されてもよく、その一方で、RISにおけるAoA
は、固定された状態を維持されてもよい。以て、最適なビーム方向に対応するRISからUEへの最適なAoDが決定されることが可能であり、ここで、「最適な」という用語は、例えば、UEにおける信号の受信品質及び/又は強度を指す。訓練済み反射係数は、したがって、ビーム形成サーチ中に見つけられたRISからの前記最適なAoDに対応する。それでも、本発明は、これらに限定されない。一般に、訓練済み反射係数は、ビーム形成サーチによって取得されてもよく、ビーム形成サーチでは、RISにおける異なるAoA
及び/又はRISにおける異なるAoD
が使用される。例えば、基地局におけるAoD
及びRISにおける反射係数は、基地局におけるビーム方向と、RISにおける反射ビームのビーム方向との最適なペアを見つけるために、変えられてもよい。
は、l番目のレイヤにおけるn番目のビームベクトルの符号語を表すと仮定する。したがって、符号語
は、ビームベクトルを指すスカラである(
、iは、RIS側「r」又はUE側「u」であり、lは、レイヤである)。ビームベクトルは、ビームを形成するためのアンテナ因子を指定する。各レイヤlでは、(図2の上部に示されているような送信方向、及び図2の下部に示されているような受信方向といった、各方向の)2l個のアンテナだけが活性化される。全体で、
個の可能なビームがあることになり、
である。各親符号語
は、2つの子符号語
及び
を有する。V個のレイヤを含む1次ビームサーチ、及びV’個のレイヤを含む補助ビームサーチに対応する複数のステップを通じて、AoA角
及びAoD角
を取得することが目標とされる。図2に示されているように、レイヤ1(すなわち、第1のレイヤ)の動作は、4つの連続的なタイムスロットにおける広いビームの4つの可能なペアをテストすることによって始まり、ここで、RIS120は、(AoDを決定する)反射モードで
を使用し、UE135は、(AoAを決定する)受信モードで
を使用する。レイヤ2において、1次サーチを終了させるV番目のレイヤまで、反射モード
で2つ、及び受信モード
で2つなど、4つのより狭いビームを生成するために、より多くのアンテナ素子が採用される。例えば、2つのビーム(同じものが、反射及び受信モードに対して適用される)は、前の(l-1)番目のレイヤの最善のビームとの最大の類似性を有する2つのビームを選択するために、現在のl番目のレイヤの全て可能なビームパターンを検査することによって取得される。類似性は、例えばビームのアレイ因子を比較することによって、例えば上記のW.Wuらにおいて示されているような、任意の類似性尺度(基準)で測定されてもよい。それでも、本開示は、アレイ因子を比較すること、又は任意の特定の類似性尺度に限定されない。
ここで、
であり、s=[s1,s2,…,sZ]Tは、送信された訓練記号のZx1のベクトルであり(BS及びUEにおいて既知)、nは、ゼロ平均(zero-mean)及び分散
を伴うZx1の複素ガウスノイズベクトルである。
がないかサーチする。
1次ビームサーチのV個のレイヤの後、ビームベクトルの最適の(最善の)ペア
は、受信の1次段階で取得される。
ここで、n=0,1...NRIS-1、及びk=0,1...K-1である。パラメータKは、アンテナの設計(特性)によって決まってもよい。このコードブックは、
個の可能な状態(すなわち、
個の可能なビーム)を有するように設計されてもよく、方位の範囲に十分に及ぶ。設計は、N、K、及びτの所望の値を選択することによって実現される。同様に、高度における1次ビームコードブック行列は、以下によって与えられる。
送信段階は、1次コードブックを獲得した後に始まり、ここで、補助ビームサーチは、1次ビームを回転させて、より高い解像度の補助ビームを作り出すことによって実施される。
が、補助コードブックに基づくペアの中の最適のペアであると考えられ、このとき、ビームベクトルのペアは、上記の式#9を満たす。図2に示されているように、受信SNRが最大のビームペアを見つけるために、例えば、最適な1次ビーム、及び、RIS(送信Tx)とUS(受信Rx)両側における2つの隣り合うビームを含む9個のビームペアが評価される。このビームは、選択されてもよく、サーチは、SNRの潜在性が高い方のビーム方向を選択すること、及び、ビームスキャンを実施してSNRが最大のいくつかのペアを見つけることによって、さらに続いてもよい。ビームサーチは、SNRが低下し始めた場合、停止されてもよい。当業者には明らかなように、補助サーチの変動が起こりうる。上述のアプローチは、1つの可能性を示すためのものにすぎない。一般に、図2に示されているように、補助サーチは、V’個のレイヤで実施されてもよい。
によって表されるので、AoAとAoD両方が取得されることが可能である。式#4、式#10、及び式#11を使用して、RIS120からUE135へのAoAは、以下のように見つけられることが可能である。
言い換えれば、AoA及びAoDは、ビーム形成訓練で見つけられた最善の受信器(UE)及び送信器(RIS)ビームの方向に対応する。
が適用される。言い換えれば、構成可能面における信号のAoDは、受信デバイスにおけるAoAに等しいと推定されてもよい。一般に、構成可能面における信号のAoDは、受信デバイスにおけるAoAから、又はこれに基づいて、推定されてもよい。これは、RIS及びUEの形状(相互の位置など)のいくつかの予備知識又は推定に基づいてもよい。
が、いくつかの実施形態に従って推定されると、修正されたチャネル行列
が、反復再加重アルゴリズムによって決定される。本開示は、反復再加重アルゴリズムに限定されないことが指摘される。BS-RISチャネルとRIS-UEチャネルのための2つの行列の間隔は、行列
の決定のために任意の他の推定/決定アルゴリズムを採用することを可能にする。
一般に、構成可能面120の理想反射係数は、構成可能面120の訓練済み反射係数、及び受信デバイス135における取得されたAoAに基づいて推定されてもよい。ここで、「理想反射係数」という用語は、理想チャネルBS-RISのケースでの構成可能面の反射係数を指すことに留意されたい。「理想チャネル」という用語は、ここで、ユニタリゲインを有するチャネルを指す(例えば、対応するチャネル行列の全ての係数が1の絶対値を有する)。
、
に基づいて推定されてもよく、ここで、
である。Λx(.)及びΛy(.)は、方位及び高度方向の誘導ベクトルとしてそれぞれ見ることができる。添え字x及びyは、(平坦なRISの平面内の)RIS素子の位置を表すことが指摘される。さらに、
は、それぞれ、高度及び方位宛先角であり(本明細書では、
に対応する)、
は、それぞれ、RISに入射する高度及び方位角である(本明細書では、
に対応する)。その上、jは、虚数単位であり、λは、信号の波長であり、dxは、x方向の(例えば垂直の)構成可能面の素子の間の間隔であり、dy(例えば、水平)は、y方向の構成可能面の素子の間の間隔である。特に、y方向及びx方向は、互いに対して直角をなしてもよい。
及び
に従って推定されてもよく、
は、構成可能面の(n,m)番目の素子の反射係数であり、
γn,mは、構成可能面の(n,m)番目の素子の反射ゲインであり、γn,mは、予め定められたものであり、
jは、虚数単位(j2=-1)であり、
λは、信号の波長であり、
dxは、x方向の構成可能面の素子の間の間隔であり、
dyは、y方向の構成可能面の素子の間の間隔であり、
は、構成可能面における予め定められた高度AoAであり、
は、構成可能面における予め定められた方位AoAであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの高度AoDであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの方位AoDである。
は、構成可能面における高度AoAであり、
は、構成可能面における方位AoAである。上述のように、
は、構成可能面における高度AoDであり、
は、構成可能面における方位AoDであり、これらは、ビーム形成訓練によって取得されてもよい。したがって、
及び/又は
は、近似によって、及び/又は、BSとRISの相互位置についての事前知識を考慮して、取得されてもよい。例えば、いくつかのインフラストラクチャベースのワイヤレスネットワークでは、BSの位置は固定され、BSに知られていてもよい。その上、RISの位置は、BSに知られていてもよい。BSは、BS自体のUPA及びRISのUPAの両方の向きの知識を制御すること、及び有することができる。必然的に、(概算された、測定された、又は既知の)BS及びRISの形状に基づいて、RISにおけるAoA
及び基地局からのAoD
が取得されてもよい。簡素化されたモデルでは、例えば、AoAは、0(少なくとも高度)であると考えられてもよい。それでも、このような想定は必要ではなく、任意の他の形状が考えられてもよい。(式#16)と同等に、反射係数は、以下の公式に従って推定されてもよい。
チャネルのいくつかの例示的な可能なモデリングに関するさらなる詳細は、W.Tangらによる上述の資料で見つけることができる。
の推定
一般に、送信デバイス110と構成可能面120との間のチャネルBS-RISの特性は、訓練済み反射係数と、推定反射係数との間の関係(又は、これを伴う関係)に応じた方法でよい。
の方に反射信号のビームを向けるように設定された場合、ビームは歪むはずであり、放射は、チャネル
の効果により、異なる方向に向けて偏移される。数学的には、これは、
として表現されることが可能であり、ここで、Goptは、基地局とRISとの間の最適な(又は理想的な)チャネルに対応するチャネル行列であり、最適な(又は理想的な)チャネルは、減衰が全くない単一の経路を有するチャネルである。(式#3)によれば、Goptは、
と書かれてもよく、ここで、
及び
は、それぞれ、理想チャネルのための基地局における高度及び方位AoDであり、
及び
は、それぞれ、理想チャネルのための構成可能面における高度及び方位AoAであり、
は、例えば(式#4)で定義されたような、アレイレスポンスベクトルである。角度
、
、
、及び
は、RIS及び基地局の導入の形状から知られていてもよい。特に、前記角度は、基地局の位置、RISの位置、基地局のUPAの向き、及び/又はRISのUPAの向きに基づいて取得されてもよい。一般に、zg,optは、チャネル行列Goptを任意に(例えば必要に応じて)正規化するために使用されてもよいことがさらに指摘される。例えば、上記で既に想定されたように、チャネル行列は、ユニタリゲインを有するように正規化されてもよい。したがって、zg,optは、
の定義(及び、特に、正規化)によって決まってもよい。例えば、zg,optは、1に設定されても(zg,opt=1)、
に設定されてもよい。
、
は、高度及び方位方向の、上記で
、
と表されたRISにおけるAoAである。言い換えれば、角度は、BSとRISとの間に複数の経路がある場合、経路によって異なってもよい。その上、
、
は、RISにおけるAoDであり、上記で
、
と表されている。AoDは、さらに、RISとUEとの間に複数の経路がある場合、経路によって異なってもよい。
は、
のように直接推定されること、すなわち、言い換えれば、場合によっては複数の経路を無視して簡素化された表記法を使用して書かれることが可能であり、
ここで、
及び
は、それぞれ、基地局からの高度方位AoDであり(ここでは、さらに、
及び
と表される)、
及び
は、それぞれ、RISにおける高度方位AoAであり(ここでは、同様に、
及び
と表される)、
及び
は、それぞれ、RISからの高度方位AoDである(ここでは、同様に、
及び
と表される)。
になり、ここで、
は、任意の所望の位置θdes、
に対して設定されてもよく、チャネル推定問題は、
だけを推定するために低減される。
であり、
は、行列の対角線上に推定反射係数を含む対角行列であり、
であり、
ΘV’は、行列の対角線上に訓練済み反射係数を含む対角行列であり、
(ΘV’)-1は、対角行列ΘV’の逆行列である。
の効果は既知であり、その効果は、RISにおいてキャンセルされてもよい。例えば、RISは、以下のように、反射係数Θで(例えば、BS及び/又はUEによって)構成されてもよい。
これは、以下の考慮によって取得される。
の効果をキャンセルするために、有効なチャネルの結論は、式#19のように与えられるべきであり、式#19は、以下と同等である。
したがって、以下は、
であることがわかることがある。
を補償することができる。したがって、BSとRISとの間のチャネルの位相修正は、RISの反射係数を適合させることによって、補償されてもよい。RISとUEとの間のチャネルの残りのインパクト、及びBSとRISとの間のチャネル上の電力は、修正されたチャネル行列の推定の観点からUEによって補償されてもよい。
の推定
一般性を失うことなく、1つのRFチェーンを想定することが、BS側で活性化され、Z記号が送信され、C.Hu、L.Dai、T.Mir、Z.Gao、及びJ.Fang、「Super-resolution channel estimation for mmwave massive MIMO with hybrid precoding」、IEEE Transactions on Vehicular Technology、vol.67、no.9、頁8954~8958、2018年(参照により本明細書に組み込まれる)で与えられたチャネル推定モデルが、全て経路の経路ゲインを推定するために、ここで採用される。この推定は例示にすぎず、BS-RISチャネルの推定された位相の知識でRIS-UEチャネルを推定するために、他のアプローチが適用されてもよいことが指摘される。
y=QHHeffFs+QHn (式#20)
は、UE135における受信信号であり、ここで、
及び
は、それぞれ、ハイブリッドの組合せ、及びプリコーダ行列である。UEにおける受信信号は、
として明示的に表現されることが可能である。
を想定し、ここで、各素子xiは、i番目の送信された記号である。チャネル推定のために、既知のインデックスにおける既知の記号が送信される。タイムスロットuにおける送信されたパイロット記号に対応する各受信信号は、以下のように与えられる。
U個のタイムスロットの中で、Up個の異なるパイロットシーケンスが、各タイムスロットにおいて送られ、
であり、ここで、
yp=[yp,1,yp,2,...,yp,U]T及びQ=[q1,q2,...,qU]Tである。
、
、及び
を設定することによって、
を得る。
の推定は、z、ΨU、及びΨRの推定と同等になり、問題は、以下のように公式化され、
ここで、
は、非ゼロ要素の数、すなわち、希薄なチャネル
の最も希薄な解を表し、
は、
に対する推定されたチャネル行列であり、εは、推定誤差許容範囲である。||.||Fは、フロベニウスノルムを表す。
の代わりにlog-normが、ここで使用されることが可能であり、例えば、J.Fang、F.Wang、Y.Shen、H.Li、及びR.S.Blum、「Super-resolution compressed sensing for line spectral estimation:An iterative reweighted approach」、IEEE Transactions on Signal Processing、vol.64、no.18、頁4649~4662、2016年を参照されたい。追加として、ΨU、ΨRの両方が、ビームサーチアルゴリズムを使用して以前のセクションで既に取得されており、したがって、最適化は、zだけに従って実施され、問題P1は、以下のように与えられ、
ここで、δは、対数関数がその定義域に常にあることを保証する。経路の数を最小化することに加えて、チャネル推定誤差を最小化することが必要である。したがって、正規化パラメータζ>0が追加され、P2は、以下の最適化問題に作り変えられる。
P3の最小化は、上述のJ.Fangらによる資料でもわかるように、反復代理関数の最小化と同等であることがわかった。
ここで、D(i)は、
のように表現され、
は、i番目の反復におけるzの推定である。したがって、(式#27)の最適化は、以下のようになり、
ここで、
、
である。
ここで、
は、倍率であり、ζ{max}は、問題をうまく条件付け、r(i)は、前の反復の平方剰余(square residue)である。ζは、上記のJ.Fangらなどの他の研究で詳しく調査されている。
チャネルパラメータ、すなわち、チャネル係数、AoA、及びAoDを推定した後、並びにUE135がモバイルである場合もあるので、頻繁なチャネル推定を回避するために、チャネル追跡アプローチが採用されてもよい。チャネル追跡は、典型的には、完全なチャネル推定よりはるかに速い。チャネル追跡は、前のチャネル推定からの結果を使用することができる。
によって与えられると想定する。追跡プロセスを始めるために、測定関数は、知られているはずである。(式#21)から、測定関数は、観測信号を追跡するために使用され、以下のように与えられることが可能であり、
ここで、gmeasureは、経路係数、チャネルBS-RISとRIS-UE両方からの方位及び高度AoD/AoA角を含むチャネルパラメータによって決まる。上述のLMS又はEKFアルゴリズムは、これらのパラメータを追跡するために使用されてもよい。
に基づいて、通信デバイスの位置を追跡することとを行うための、上述の実施形態及び例のいずれかによる方法を含む。
図4は、BSとRISとの間の、及びRISとUEとの間の、チャネルの上述の別個の推定を使用する例示的実施形態を概説する。RIS支援通信ネットワークのためのこのような一般的な3段階フレームワークでは、全ての実践的な問題は、現実的なシナリオで考えられてもよい。このスキームは、全てのRIS素子が受動的であったとしても、BS-RISとRIS-UEチャネル両方を別々に推定することができる。階層型ビームサーチアルゴリズムを使用してBS-RISチャネルGを推定することで始まり、次いで、RIS-UEチャネルHは、ビームサーチアルゴリズムから生じた角度を活用して、チャネル経路係数だけを推定するために、反復再加重アルゴリズムを採用することによって推定される。次いで、提案されたスキームは、RIS支援通信がモバイルユーザを追跡することを可能にする。チャネルHのパラメータは、例えば、拡張カルマンフィルタ(EKF)及び最小2乗平均(LMS)アルゴリズムなど、よく知られたアルゴリズムを使用して追跡される。
第2の段階は、RISとUEとの間の修正されたチャネル行列
の推定460である。この段階への入力は、受信信号Y、パイロット信号X、結合行列(combining matrix)W、ΨU、ΨR、枝刈り閾値(pruning threshold)zth、及び終了閾値εである。この段階の出力は、全ての経路の経路ゲインである。例示的なアルゴリズムは、例えば式#32及び式#33を参照しながら、上述の詳細な実施形態に基づいて、高水準擬似コードとして下記で簡単に説明される。
フレームワークの第3の段階は、チャネルHのチャネルパラメータを追跡すること470である。チャネル追跡470への入力は、zopt、θ、及び
である。これらのパラメータは、例えばEKFアルゴリズムを使用することによって、更新される。例えば、観測信号は、式#34を使用して追跡される。更新及び追跡は、過剰なモビリティがあるまで480、繰り返され、この場合、推定410~460が繰り返される。ここで、モビリティという用語は、UEの動き、及び、他の因子によって影響を受けるチャネルのより大きい変化を含むことができる。
、又は
ΘV’は、行列の対角線上に訓練済み反射係数を含む対角行列であり、θdesは、構成可能面における標的の高度AoDであり、
は、構成可能面における標的の方位AoDであり、
は、構成可能面における予め定められた高度AoAであり、
は、構成可能面における予め定められた方位AoAであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの高度AoDであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの方位AoDである。
図6は、いくつかの実施形態を実施することができる例示的な装置を示す。特に、受信デバイス600_Rxが示されており、受信デバイス600_Rxは、受信デバイスにおいて、送信デバイスと受信デバイスとの間のチャネル(BS-UE)の特性を推定するためのチャネル推定のための装置を含むことができ、チャネルは、構成可能面650での反射を含む。チャネル推定装置は、受信デバイスの送受信器670~680を制御して、チャネル(BS-UE)での信号送信のためのビーム形成サーチを実施することにより、構成可能面650の訓練済み反射係数、及び受信デバイス600_Rxにおける信号の到来角AoAを取得するように構成された処理回路構成部分690を備えることができる。処理回路構成部分は、構成可能面、及び受信デバイス600_Rxにおける取得されたAoAに基づいて、送信デバイスと構成可能面との間の理想チャネル(BS-RIS)のための構成可能面の反射係数をさらに推定することができる。その上、処理回路構成部分は、訓練済み反射係数と推定反射係数との間の関係に従って、送信デバイス600_Txと構成可能面との間のチャネル(BS-RIS)の特性をさらに推定することができる。
に従って、構成可能面(120)の反射係数を設定することをさらに含むことができ、ΘV’は、行列の対角線上に訓練済み反射係数を含む対角行列であり、θdesは、構成可能面における標的の高度AoDであり、
は、構成可能面における標的の方位AoDであり、
は、構成可能面における予め定められた高度AoAであり、
は、構成可能面における予め定められた方位AoAであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの高度AoDであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの方位AoDである。
第1の態様によれば、受信デバイス(135)において、チャネル(BS-UE)の特性を推定するための方法が提供される。チャネルは、送信デバイス(110)と受信デバイス(135)との間にあり、構成可能面(120)での反射を含む。方法は、チャネル(BS-UE)での信号送信のためのビーム形成サーチを実施することにより、i)構成可能面(120)の訓練済み反射係数、及びii)受信デバイス(135)における信号の到来角(AoA)を取得することを含む。さらに、方法は、構成可能面(120)の訓練済み反射係数、及び受信デバイス(135)における取得されたAoAに基づいて、送信デバイス(110)と構成可能面(120)との間の理想チャネル(BS-RIS)のための構成可能面(120)の推定反射係数を推定することを含む。その上、方法は、訓練済み反射係数と推定反射係数との間の関係に従って、送信デバイス(110)と構成可能面(120)との間のチャネル(BS-RIS)の特性を推定することを含む。
、
、
、及び
は、構成可能面の(n,m)番目の素子の反射係数であり、
γn,mは、構成可能面の(n,m)番目の素子の反射ゲインであり、γn,mは、予め定められたものであり、
jは、虚数単位であり、
λは、信号の波長であり、
dxは、x方向の構成可能面の素子の間の間隔であり、
dyは、y方向の構成可能面の素子の間の間隔であり、
は、構成可能面における予め定められた高度AoAであり、
は、構成可能面における予め定められた方位AoAであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの高度AoDであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの方位AoDである。
に従って取得された、修正されたチャネル行列
であり、
は、行列の対角線上に推定反射係数を含む対角行列であり、
であり、
は、送信デバイス(110)と構成可能面(120)との間の理想チャネル(BS-RIS)のチャネル行列であり、
及び
は、それぞれ、理想チャネルのための基地局における高度及び方位AoDであり、
及び
は、それぞれ、理想チャネルのための構成可能面における高度及び方位AoAであり、
ΘV’は、行列の対角線上に訓練済み反射係数を含む対角行列であり、
(ΘV’)-1は、対角行列ΘV’の逆行列である。
は、チャネル行列Gの各要素の絶対値を1に設定することによって、送信デバイス(110)と構成可能面(120)との間のチャネルのチャネル行列Gから取得された行列に対応する。さらに、第5の態様によれば、方法は、修正されたチャネル行列
に基づいて、修正されたチャネル行列
を決定するステップを含む。
に基づいて、通信デバイスの位置を追跡することを含む。
に従って、構成可能面(120)の反射係数を設定することを含み、
ΘV’は、行列の対角線上に訓練済み反射係数を含む対角行列であり、
θdesは、構成可能面(120)における標的の高度AoDであり、
は、構成可能面(120)における標的の方位AoDであり、
は、構成可能面における予め定められた高度AoAであり、
は、構成可能面における予め定められた方位AoAであり、
は、構成可能面における推定されたAoDの高度AoDであり
は、構成可能面における推定されたAoDの方位AoDである。
Claims (15)
- 受信デバイス(135)において、送信デバイス(110)と前記受信デバイス(135)との間のチャネル(BS-UE)の特性を推定するための方法であって、前記チャネルが、構成可能面(120)での反射を含み、前記方法が、
前記チャネル(BS-UE)での信号送信のためのビーム形成サーチを実施することにより、前記構成可能面(120)の訓練済み反射係数、及び、前記受信デバイス(135)における信号の到来角AoAを取得するステップと、
前記受信デバイス(135)における前記取得されたAoAに基づいて、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間の理想チャネル(BS-RIS)のための前記構成可能面(120)の推定反射係数を推定するステップと、
前記訓練済み反射係数と前記推定反射係数との間の関係に従って、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間のチャネル(BS-RIS)の特性を推定するステップと、
を含む、方法。 - 前記推定反射係数を推定するステップが、
前記受信デバイス(135)における前記AoAから、前記構成可能面における前記信号の発射角AoDを推定するステップ、を含み、
前記推定反射係数を推定するステップが、
前記構成可能面における前記推定されたAoDに基づき実行される、
請求項1に記載の方法。 - 前記反射係数が、以下の公式に従って推定され、
、
、
、及び、
ここで、
が、前記構成可能面の(n,m)番目の素子の反射係数であり、
γn,mが、前記構成可能面の前記(n,m)番目の素子の反射ゲインであり、前記γn,mが、予め定められたものであり、
jが、虚数単位であり、
λが、前記信号の波長であり、
dxが、x方向の前記構成可能面の素子の間の間隔であり、
dyが、y方向の前記構成可能面の素子の間の間隔であり、
が、前記構成可能面における予め定められた高度AoAであり、
が、前記構成可能面における予め定められた方位AoAであり、
が、前記構成可能面における前記推定されたAoDの高度AoDであり、
が、前記構成可能面における前記推定されたAoDの方位AoDである、
請求項2に記載の方法。 - 非理想チャネル(BS-RIS)の前記推定された特性が、前記関係
に従って取得された修正されたチャネル行列
であり、
が、行列の対角線上に前記推定反射係数を含む対角行列であり、
であり、
が、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間の前記理想チャネル(BS-RIS)のチャネル行列であり、
及び、
が、それぞれ、前記理想チャネルのための基地局における高度及び方位AoDであり、
及び、
が、それぞれ、前記理想チャネルのための前記構成可能面における前記高度及び方位AoAであり、
ΘV’が、行列の対角線上に前記訓練済み反射係数を含む対角行列であり、
(ΘV’)-1が、前記対角行列ΘV’の逆行列である、
請求項3に記載の方法。 - 前記訓練済み反射係数が、前記送信デバイスによって構成される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ビーム形成サーチが、前記ビーム形成サーチがV個の複数のレイヤで実施される第1の段階を含む階層型ビーム形成サーチを含み、前記複数のレイヤのうちの第1のレイヤに続く各現在のレイヤに対して、
前記現在のレイヤにおける最善のビームを見つけるために、予め定められた数のビームがサーチされ、サーチされた前記予め定められた数のビームのうちの複数のビームが、前記現在のレイヤの直前のレイヤの最善のビームに基づいて選択され、
前記現在のレイヤにおいて、前記ビーム形成に影響するアンテナの数が、前記現在のレイヤの直前の前記レイヤに比べて、増加される、
請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。 - 前記階層型ビーム形成サーチが、前記第1の段階の後で見つけられた前記ビームの近傍の複数のビームがサーチされる第2の段階、をさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 前記方法は、拡張カルマンフィルタリング又は最小2乗平均LMSベースの追跡を使用して前記受信デバイスの前記位置を追跡するための方法である、
請求項10に記載の方法。 - 1つ又は複数のプロセッサに、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法を実行させるためのコード命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
- 受信デバイス(135)において、送信デバイス(110)と前記受信デバイス(135)との間のチャネル(BS-UE)の特性を推定するための装置であって、
前記受信デバイス(135)の送受信器を制御して、前記チャネル(BS-UE)での信号送信のためのビーム形成サーチを実施することにより、構成可能面(120)の訓練済み反射係数、及び、前記受信デバイス(135)における信号の到来角AoAを取得することと、
前記受信デバイス(135)における前記取得されたAoAに基づいて、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間の理想チャネル(BS-RIS)のための前記構成可能面(120)の推定反射係数を推定することと、
前記訓練済み反射係数と前記推定反射係数との間の関係に従って、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間のチャネル(BS-RIS)の特性を推定することと、
を実行するように構成された処理回路構成部分、
を備え、
前記チャネルが、前記構成可能面(120)での反射を含む、装置。 - チャネル推定のための、請求項13に記載された装置と、
送受信器と、
を備える、通信デバイス。 - 送信デバイス(110)によって、構成可能面(120)の反射係数を設定するための方法であって、
前記送信デバイス(110)と受信デバイス(135)との間のチャネル(BS-UE)での信号送信のためのビーム形成サーチを実施することにより、前記構成可能面(120)の訓練済み反射係数、及び、前記受信デバイス(135)における信号の到来角AoAを取得するステップであって、前記チャネルが前記構成可能面(120)での反射を含む、当該取得するステップと、
前記受信デバイス(135)における前記AoAから、前記構成可能面における前記信号の発射角AoDを推定するステップと、
前記受信デバイス(135)における前記取得されたAoAに基づいて、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間の理想チャネル(BS-RIS)のための前記構成可能面(120)の推定反射係数を推定するステップと、
前記訓練済み反射係数と前記推定反射係数との間の関係に従って、前記理想チャネル(BS-RIS)によって引き起こされた位相変化だけを考慮した、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間の前記チャネル(BS-RIS)の修正されたチャネル行列
を推定するステップと、
に従って、前記構成可能面(120)の前記反射係数を設定するステップであって、
が、前記送信デバイス(110)と前記構成可能面(120)との間の前記理想チャネルのチャネル行列であり、
及び
が、それぞれ、前記理想チャネルのための基地局における高度及び方位AoDであり、
が、行列の対角線上に、角度
、
、θdes及び、
に対応する反射係数を含む対角行列であり、
θdesが、前記構成可能面(120)における標的の高度AoDであり、
が、前記構成可能面(120)における標的の方位AoDであり、
が、前記構成可能面における予め定められた高度AoAであり、
が、前記構成可能面における予め定められた方位AoAである、
当該設定するステップと、
を含む、方法。
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