[發明專利]一種基于壓縮感知的信道估計導頻優化方法與裝置

有效

• 申請號: 201711004059.8
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107770104B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 楊鐵軍;呂倬凱;朱春華;楊靜;傅洪亮;樊超
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L5/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 王燦

本發明涉及一種基于壓縮感知的信道估計導頻優化方法與裝置，涉及寬帶無線通信領域，將不同天線之間的信道建模為聯合稀疏信號，將大規模MIMO信道的參數估計構建為結構化壓縮感知中的稀疏信號重建問題，基于最小化塊相關值的導頻優化準則，對導頻位置集合進行更新，提高了大規模MIMO信道估計的準確度。

技術領域

本發明屬于寬帶無線通信領域，具體涉及一種基于壓縮感知的信道估計導頻優化方法與裝置。

背景技術

大規模MIMO(Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出)系統通過在基站配備大量天線，大大提高了通信系統的頻譜效率和能量效率，其作為5G通信的關鍵技術，受到了國內外學者的廣泛關注。但是在實踐中大規模MIMO也面臨很多挑戰。例如，獲取準確的信道狀態信息(CSI，Channel Condition Information)對大規模MIMO系統是至關重要的，而目前大多數信道估計方法都是利用導頻來獲取CSI，隨著基站天線數的增加，需要估計的信道數量增多，造成了大量的導頻開銷。

為了減少所需導頻數量，利用大規模MIMO信道稀疏特性的壓縮感知信道估計方法被視為一種有效的信道估計方法。近期研究表明，基站的不同天線到同一用戶的信道沖激響應(CIR)具有相同的稀疏支撐集，即聯合稀疏特性。因此，利用大規模MIMO聯合稀疏特性的基于結構化壓縮感知的信道估計方法得到了廣泛的研究，其相比傳統基于壓縮感知信道估計方法使用的導頻數更少，信道估計性能也越好。目前多數信道估計方法僅僅隨機放置導頻，而導頻位置的選擇對信道估計的性能也會產生影響。因此，研究具體的導頻優化方法可以提高信道估計性能，減少導頻開銷，對大規模MIMO技術的工程實現具有十分重要的現實意義。

公布號為103685088的中國專利公開了一種稀疏信道的導頻優化方法、裝置和信道估計方法，該方法隨機從子載波集合中生成初始導頻排布，并在候選集中選取初始導頻排布中各元素位置上的最佳元素生成優選導頻排布，經過多次重復、比較，最終確定優化導頻排布，該方法的不足之處在于，初始導頻集合選擇具有隨機性，確定每個位置上的最優導頻時效率不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于壓縮感知的信道估計導頻優化方法與裝置，用于解決現有技術導頻需求量大和優化性能較差的問題，提高導頻優化性能，使信道估計更加準確。

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于壓縮感知的信道估計導頻優化方法，包括以下步驟：

1)根據所有天線發送的導頻信號具有相同的導頻位置和導頻功率，化簡已知測量矩陣的塊相關值，并以塊相關值最小為導頻優化目標函數；

2)從待選的N個導頻位置中，選取S1組導頻位置集合，每組導頻位置集合的選取步驟為：隨機選取T個導頻位置，TN_pN，N_p為設定的導頻數目；根據塊相關值最小原則，從剩余未被選取的導頻位置中，選取N_p-T個導頻位置；所述T個導頻位置和N_p-T個導頻位置形成一組導頻位置集合；

3)根據塊相關值最小原則，對每組導頻位置集合進行更新；每組導頻位置集合的方式包括：依次更新導頻位置集合中的每個元素，并重復此更新的方式直至達到設定次數S2，或者更新后的導頻位置集合不再變化；

4)對更新后的S1組導頻位置集合進行對比，將塊相關值最小的一組導頻位置集合作為最優導頻位置集合。

進一步，步驟3)中所述每組導頻位置集合更新的方式具體包括以下步驟：

A.將步驟3)中需要更新的每組導頻位置集合作為初始集合p＝{p(1),p(2),...,p(Q)}，初始集合p中設有Q個元素，Q＝N_p，每個元素表示一個導頻位置；