[發明專利]一種大規模MIMO系統中的稀疏低秩信道聯合估計方法

有效

• 申請號: 201610279799.1
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105791186B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 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
• 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系統中的稀疏低秩信道聯合估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)上行鏈路下的TDD大規模MIMO系統中的基站端配備N根均勻線陣擺放的天線數，接收端為M個單天線用戶，用戶向基站發射導頻信號X，基站接觀測到導頻信號Y，H為用戶到基站端的信道矩陣，用戶m到基站的信道矢量為h_m，得波束域信號接收模型；

2)構建大規模MIMO系統波束域的上行信道估計問題，再給大規模MIMO系統波束域的上行信道估計問題中引入懲罰因子μ，得無約束問題，并將無約束問題進行松弛化，然后采用基于IALM及半閾值算子的迭代算法求解松弛化后的無約束問題，得最優秩對應的用戶到基站的信道矩陣，完成大規模MIMO系統中的稀疏低秩信道聯合估計；

每個用戶向基站端發射長度為T的導頻信號基站端觀測到的導頻信號Y為：

Y＝XH+N (1)

其中，為用戶到基站端的信道矩陣，X為訓練信號，Y為基站端接收的信號，Ν為用戶m的加性高斯白噪聲，m∈{1,...,M}，

用戶m到基站端的信道矢量h_m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，其中，

其中，D＝0.5λ為天線陣元間距，λ為波長；

信道H具有低秩特性，則波束域信號接收模型為：

YF＝XHF+NF

其中，X為用戶向基站端發射導頻信號，Y為基站端接收的信號，F為DFT矩陣；

令Y＝YF，H＝HF，則有

Y＝XH+N (4)

H，Y，N分別為波束域的信道、接收信號及噪聲；

由于H具有稀疏特性，則有

rank(H)＝rank(H) (5)

其中，rank(H)為信道矩陣H的秩；

大規模MIMO系統波束域的上行信道估計問題為：

s.t.Y＝XH+N

rank(H)≤Constant；

引入懲罰因子μ，得無約束問題為：

其中，懲罰因子μ控制解的秩，μ越大，rank(H)越小，控制解的稀疏性，λ越大，解越稀疏；

將無約束問題松弛化為：

其中，0<p<1，為求解l_p范數，為求解Schatten-p范數，設p＝1/2，則式(8)轉換為：

然后采用基于IALM及半閾值算子的迭代算法求求解式(9)，得最優秩對應的用戶到基站的信道矩陣。