[發(fā)明專利]一種針對毫米波多用戶MIMO系統(tǒng)的時變信道估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710130312.8
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN107018099B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦啟波;歸琳;張弦;宮博
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/0452;H04B7/0456
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種針對毫米波多用戶MIMO系統(tǒng)的時變信道估計方法，其特征在于，該方法包括如下步驟

①對時變毫米波信道進行建模，信道模型如下：

其中，k表示用戶序號，N_T和N_R分別表示發(fā)射天線和接收天線數(shù)目，L_k代表基站和第k個用戶的路徑數(shù)，l(1≤l≤L_k)表示路徑序號，表示信道復(fù)增益，表示多普勒頻偏，和分別表示到達角和離開角，和分別表示接收天線和發(fā)射天線的響應(yīng)矢量，將矩陣H_k(t)表示成如下的矩陣形式：

其中diag(·)代表將列向量轉(zhuǎn)換為對角矩陣，表示等效信道增益；

②對時變毫米波信道進行量化，表示如下：

其中，和分別表示量化的到達角和離開角，G_R和G_T分別表示到達角和離開角的量化階數(shù)，對應(yīng)等效信道增益，是一個稀疏矩陣，僅含有L_k個非零元素，E表示量化誤差；

③將連續(xù)M個接收信號表示成向量形式，模型如下：

其中，y_k表示第k個用戶接收到的信號，y_k,m表示用戶k在第m個時刻接收到的信號，是的離散形式，vec(·)表示將矩陣拉成一個列向量，p_m＝F_RF,mF_BB,ms_m，F(xiàn)_RF,m和F_BB,m分別表示第m個時刻的模擬預(yù)編碼矩陣和數(shù)字預(yù)編碼矩陣，s_m是發(fā)送信號向量，w_m,k代表用戶k在第m個時刻對應(yīng)的模擬合并向量，(·)^T表示轉(zhuǎn)置操作，(·)^H表示共軛轉(zhuǎn)置操作，(·)^*表示共軛操作，表示克羅內(nèi)克積，ξ同時包含高斯噪聲和量化誤差；

將式(4)變換得到如下模型：

其中，P＝[P₁,P₂,...,P_G]，G＝G_TG_R，表示MG×MG的單位矩陣的第i列，式中，Φ是測量矩陣，c是一個稀疏向量；

④根據(jù)式(5)利用修正的塊正交匹配追蹤算法恢復(fù)得到估計的路徑數(shù)到達角和離開角

⑤根據(jù)路徑數(shù)和到達角設(shè)計模擬預(yù)編碼矩陣和數(shù)字預(yù)編碼矩陣公式如下：

其中，1≤n_t≤N_T，

⑥根據(jù)路徑數(shù)離開角設(shè)計模擬合并向量w_k,m，公式如下：

其中，1≤n_r≤N_R；

⑦設(shè)計毫米波信道增益估計模型如下：

其中，表示Khatri-Rao積，表示用戶k對應(yīng)的近似信道增益；

根據(jù)式(9)，由最小二乘算法得到

其中，(·)^-1表示矩陣的求逆運算；

根據(jù)式(10)得到毫米波信道矩陣如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對毫米波多用戶MIMO系統(tǒng)的時變信道估計方法，其特征在于，所述的步驟④利用修正的塊正交匹配追蹤算法恢復(fù)得到估計的路徑數(shù)到達角和離開角，具體步驟如下：設(shè)Φ＝[Φ₁,...,Φ_G]，Φ_g(1≤g≤G)是由矩陣Φ的第M(g-1)+1列到Mg列的向量組成的矩陣，路徑數(shù)最小值為L_min，最大值為L_max，閾值為η₀；

a)設(shè)置初始值：迭代次數(shù)i＝0，殘差r＝y(tǒng)_k,支持向量支持矩陣

b)對所有g(shù)_i∈{1,...,G}，尋找g_i使得最大；

c)更新支持向量Ω＝Ω∪{g_i}，更新支持矩陣

d)更新殘差其中表示矩陣的求偽逆運算；

e)i＝i+1；

f)當i＜L_min時，重復(fù)步驟b)-e)，當i≥L_min進入步驟g)；

g)當同時滿足i≤L_max和η＞η₀時，重復(fù)步驟b)-e)，每次重復(fù)完更新當i＞L_max或η≤η₀時，估計得到的路徑數(shù)離開角到達角