[發明專利]一種MIMO系統下多維聯合估計動態稀疏信道的方法

有效

• 申請號: 201710105533.X
• 申請日: 2017-02-26
• 公開（公告）號: CN106972875B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張弦;歸琳;宮博;秦啟波
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種MIMO系統下多維聯合估計動態稀疏信道的方法，利用多天線、多符號場景下動態信道的聯合稀疏特性，基于壓縮感知理論對信道進行估計，其特征在于，該方法包括如下步驟：

(1)利用復指數基擴展模型對時間頻率雙選信道進行建模，模型如下：

其中，j代表OFDM符號的序號，n_t代表發射天線的序號，Q代表CE-BEM階數，L代表路徑數，表示第l徑對應的信道抽頭系數，b_q(0≤q≤Q-1)代表CE-BEM基函數，代表CE-BEM系數，代表CE-BEM建模誤差；

CE-BEM基函數表示為：

其中，N表示一個OFDM符號子載波的個數；

(2)將不同天線、不同階數的系數以塊結構的方式進行重新排布；

(3)對于N_t根發射天線，設計稀疏導頻模式，導頻位置等間隔分布，推導信道估計模型：

導頻序列包括G個有效導頻和(2Q-2)G個保護導頻，其中K＜G＜LN_t，K表示無線信道延時域的稀疏度；導頻位置等間隔分布，間距為故有效導頻下標為[M,2M,3M,…,GM]；不同天線對應的導頻序列不同，有效導頻幅度為0至2之間的隨機數，保護導頻幅度取為0，有效導頻序列記為P_eff，保護導頻序列記為P_guard，保護導頻位于有效導頻兩側；將導頻分為Q個子序列：

其中表示所有有效導頻構成的子序列；

得到信道估計模型如下：

其中，R^(j)代表接收機解調之后的對應于第j個OFDM符號的數據，滿足：代表第j個OFDM符號對應的接收天線接收到第n_t根發射天線發送的信號，是需要重建的塊處理后的系數向量，(0≤q≤Q-1)；測量矩陣Φ＝[Φ₀,...,Φ_L-1]，其中代表第n_t個發射天線-接收天線對所對應的測量矩陣，W_q包括噪聲和建模誤差；

(4)利用動態塊同步正交匹配算法，根據動態稀疏信道的時間相關性，確定不同OFDM符號對應時刻的信道稀疏度K^(j),j＝1,2,…,J，具體如下：

設輸入為接收信號測量矩陣Φ＝[Φ₀,...,Φ_L-1]，閾值F_th，輸出為信道稀疏度估計值K＝(K⁽¹⁾,...,K^(J))；

DBSOMP算法步驟如下：

a)設置初始值：迭代次數j＝1，信道稀疏度K^(j)＝K₀，路徑時延下標集測量子矩陣支持向量稀疏向量

b)迭代次數增加j＝j+1，接收信號殘差

c)對所有計算

d)在中找到最大值當前時刻新產生的信道抽頭ζ⁺＝m，更新路徑時延下標集更新支持向量測量子矩陣Φ'＝Φ'∪Φ_m；

e)更新稀疏向量

f)估計當前時刻消失的非零信道抽頭下標：將所對應的稀疏向量中的元素置為零：獲得最終的稀疏向量

g)更新路徑時延下標集測量子矩陣支持向量計算當前時刻的信道稀疏度：

h)重復步驟b)到g)直到j＝J；

(5)由每一時刻對應的確定的稀疏度，重建得到稀疏系數

(6)由稀疏系數恢復出信道抽頭系數具體如下：

恢復CE-BEM系數公式如下：

i)

其中對角矩陣

根據式(1)得到信道抽頭系數