[發明專利]大規模MIMO場景下基于奇異值半閾值的低秩信道估計方法

有效

• 申請號: 201610279796.8
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105791185B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 李國兵;覃士超;呂剛明;張國梅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/0413;H04L5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種大規模MIMO場景下基于奇異值半閾值的低秩信道估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)上行鏈路下的TDD大規模MIMO系統中基站端配備N根均勻線陣擺放的天線，接收端為M個單天線用戶，用戶向基站發射導頻信號基站接收到導頻信號Y，其中，用戶m到基站的信道矢量為

2)基站端通過接收到的導頻信號Y對上行信道進行估計，然后再構建秩最小化問題；

3)在步驟2)建立的秩最小化問題中引入懲罰因子λ；

4)采用半閾值奇異值迭代算法求解引入懲罰因子λ后的秩最小化問題，得最優秩對應的信道矩陣H，完成大規模MIMO場景下基于奇異值半閾值的低秩信道估計；

基站觀測到的導頻信號Y為：

Y＝XH+N (1)

其中，為用戶到基站端的信道，Ν為用戶m∈{1,...,M}的加性高斯白噪聲，且

用戶m到基站端的信道矢量為：

其中，P為可分辨的物理徑數，g_m,p為路徑p的角度擴展，θ_p為路徑p的離開角，a(θ_p)為導向矢量；

導向矢量a(θ_p)的表達式為：

步驟2)構建的秩最小化問題為：

s.t.Y＝XH+N

其中，rank(H)為信道矩陣H的秩；

步驟2)構建的低秩估計問題的松弛為：

s.t.Y＝XH+N

再給式(5)中引入懲罰因子λ，則低秩估計問題轉換為：

步驟4)中采用半閾值奇異值迭代算法求解引入懲罰因子λ后的秩最小化問題的具體操作為：

根據閾值表示理論，基于l_1/2正則化的低秩估計的閾值迭代表達為：

B^(k+1)＝H^(k)+μX^H(XH^(k)-Y) (7)

對B^(k+1)做Svd分解，得

[U D V]＝Svd(B^(k+1)) (8)

利用半閾值算子，得到信道矩陣H的迭代表達：

H^(k+1)＝U*diag(H_μ(σ))V^H] (9)

其中，σ為B^(k+1)的奇異值，H_μ(·)為半閾值算子，定義：

H_μ(σ)＝[h_λ(σ₁),h_λ(σ₂),...,h_λ(σ_N)]^T (10)

懲罰因子的更新公式為：

[σ(H_k)]_r為對H_k奇異值降序排列時索引為r的奇異值，則

迭代執行上述步驟，當達到最大迭代次數或者誤差小于預設門限時，輸出