[發(fā)明專利]一種聯(lián)合稀疏信道估計方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410282949.5
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104022979B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戚晨皓;朱鵬程
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及一種聯(lián)合稀疏信道估計方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無線通信技術(shù)的快速發(fā)展和智能手機的迅速普及，帶來了對無線數(shù)據(jù)傳輸需求的爆炸性增長。在國際電聯(lián)(International Telecommunication Union，ITU)面向第四代(4th Generation，4G)移動通信標(biāo)準(zhǔn)候選方案的征集中，明確要求上行和下行峰值數(shù)據(jù)速率達到1G bps；為此，第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)化伙伴項目(3rd Generation Partnership Project，3GPP)組織積極開展了長期演進(Long Term Evolution，LTE)及LTE-Advanced技術(shù)研究，并在版本(Release)11中，支持下行的8×8和上行4×4的多天線系統(tǒng)，由此可以預(yù)見，未來還將對規(guī)模更大的多天線系統(tǒng)提供進一步的支持。

多天線無線通信系統(tǒng)的基本特征是，在基站配置一定數(shù)量的天線，在基站覆蓋范圍內(nèi)的手機用戶由于受限于手機尺寸只配置單根天線；從基站到手機進行多輸入單輸出(Multi-Input Single-Output，MISO)的下行傳輸，從手機到基站進行單輸入多輸出(Single-Input Multi-Output，SIMO)的上行傳輸。為進行下行波束成形，基站需獲取下行信道信息，目前主要有兩種方式。第一種方式是基站發(fā)送導(dǎo)頻，手機利用接收到的導(dǎo)頻進行信道估計，獲取下行信道信息，并將其反饋到基站，這種方式通常用于頻分雙工(Frequency-duplex Division，F(xiàn)DD)系統(tǒng)；第二種方式是手機發(fā)送導(dǎo)頻，基站利用接收到的導(dǎo)頻進行信道估計，獲取上行信道信息，由于在時分雙工(Time-duplex Division，TDD)系統(tǒng)中，上行信道和下行信道具有互易性，因此基站也獲取了下行信道信息，這種方式通常用于TDD系統(tǒng)。不論是FDD系統(tǒng)還是TDD系統(tǒng)，LTE及LTE-Advanced通常在下行傳輸時采用正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)，在上行傳輸時采用采用單載波頻分多址(Single-carrier Frequency-division Multiple Access，SC-FDMA)技術(shù)。

最近的研究表明，無線信道的信道沖擊響應(yīng)(Channel Impulse Response，CIR)序列通常呈現(xiàn)大多數(shù)為零、而僅少數(shù)非零的稀疏性，其中非零元素的個數(shù)為無線信道的多徑的數(shù)目。因此，可充分利用壓縮感知(Compressed Sensing，CS)技術(shù)，采用稀疏信道估計代替現(xiàn)有的最小二乘(Least Squares，LS)和最小均方誤差(Mean Square Errors，MMSE)信道估計，降低導(dǎo)頻開銷，緩解多天線系統(tǒng)導(dǎo)頻資源不足的狀況。另外，在多天線系統(tǒng)中，同時發(fā)送自基站不同天線的信號到達手機的時間(Time of Arrival，ToA)近似相同，發(fā)送自手機的信號到達基站不同天線的ToA近似相同，即不同基站天線所對應(yīng)的不同信道的CIR序列的非零元素的位置可認(rèn)為是相同的，而非零元素的值不同。因此，可充分利用非零元素位置相同這一信息，進行多個信道的聯(lián)合稀疏信道估計，獲取信道信息。

在現(xiàn)有技術(shù)中，接收機通常利用接收到的導(dǎo)頻和發(fā)送導(dǎo)頻對每個信道實施單獨的信道估計，并且已有相關(guān)技術(shù)利用信道的稀疏性進行單獨的稀疏信道估計，卻尚未有技術(shù)利用多個信道非零元位置相同這一信息對實施多個信道聯(lián)合稀疏信道估計，因此，現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)頻開銷仍然較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為多天線無線通信系統(tǒng)提供一種高效的信道估計方法和裝置，它可對多個信道進行聯(lián)合稀疏信道估計，提高信道估計精度，降低導(dǎo)頻開銷。

本發(fā)明提供了一種聯(lián)合稀疏信道估計方法，其包括以下步驟：

S1：建立聯(lián)合稀疏重建模型，將多個信道合并為一聯(lián)合稀疏向量；

S2：利用所述聯(lián)合稀疏重建模型，獲取所述聯(lián)合稀疏向量的所有非零元素塊的位置；

S3：獲取每一所述信道的非零元素的取值。

優(yōu)選地，在所述步驟S2中，還包括以下步驟：

S21：初始化殘差為所述聯(lián)合稀疏重建模型的聯(lián)合觀測值，對所述聯(lián)合稀疏重建模型的聯(lián)合觀測矩陣的每一列進行歸一化，初始化選集為空集并設(shè)置循環(huán)次數(shù)為0，其中，歸一化是指使所述列的所有元素的模的平方和為一的運算；