[發(fā)明專利]一種FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的下行鏈路信道估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711396355.7
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108199987B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂偉;王永良;方其慶;王晶晶;郝媛;張偉;胡亞敏;劉根;劉慶華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26;H04L5/00
• 代理公司: 深圳市六加知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

本發(fā)明公開了一種FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的下行鏈路信道估計方法，包括：構(gòu)建FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的上行鏈路導頻信號接收模型；對上行鏈路空域信道進行壓縮感知信道估計；通過上行鏈路空域信道的估計值得到上行鏈路空域信道的支持集，根據(jù)上行鏈路空域信道的支持集估計下行鏈路空域信道的支持集；構(gòu)建FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的下行鏈路導頻信號接收模型；基于下行鏈路空域信道的估計支持集信息進行下行鏈路壓縮感知信道估計。本發(fā)明方法利用上下行鏈路信道的空域相關(guān)性，通過上行鏈路空域信道估計結(jié)果來對下行鏈路空域信道的稀疏支持集進行估計，從而改善下行鏈路信道估計的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的下行鏈路信道估計方法。

背景技術(shù)

大規(guī)模多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技術(shù)是5G無線通信系統(tǒng)的重要核心技術(shù)。獲得精確的信道狀態(tài)信息是提升大規(guī)模MIMO系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。在頻分雙工(Frequency Division Duplexing，F(xiàn)DD)模式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，采用原有的在長期演進(Long Term Evolution，LTE)系統(tǒng)中的下行鏈路信道估計方法面臨很大挑戰(zhàn)，隨著天線數(shù)目的增加，反饋開銷和導頻開銷也將急劇增加。因此，F(xiàn)DD條件下的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道估計問題非常重要。

在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，一般基站端安裝有幾十甚至上百根天線，而在實際無線傳播環(huán)境中占據(jù)主要能量的多徑數(shù)目是有限的，比如在2017年3GPP TR25.996的報告《Spatial channel model for Multiple Input Multiple Output(MIMO)simulations》中推薦的多徑數(shù)目是6，因此，相比與天線數(shù)目大規(guī)模MIMO的信道在空域具有稀疏性。基于大規(guī)模MIMO的空域信道稀疏性，已有大量的研究采用壓縮感知的處理方法進行信道估計和反饋。目前大部分研究都是針對大規(guī)模MIMO的上行鏈路信道和下行鏈路信道分別單獨進行壓縮感知信道估計，取得了一定的效果，但是卻很少考慮到上下行鏈路之間的聯(lián)系。

在FDD系統(tǒng)中，由于上下行鏈路傳輸使用的頻率不同，信道互易性不滿足；但是當頻率差距不是太大時，傳輸環(huán)境和其中的反射體對上下行鏈路傳輸?shù)挠绊懡剖窍嗤摹Ｔ?002年COST 273工作組的《Spatial reciprocity of uplink and downlink radiochannels inFDD systems》文檔和2003年European Transactions onTelecommunications的《Geometry-based directional model for mobile radiochannels principles and implementation》文獻中分析了FDD條件下的上下行鏈路的空域互易性，表明上下行鏈路的主要路徑波達方向的角度差異差異很小，上下行鏈路的角度功率譜強相關(guān)。因此，通過利用這種聯(lián)系可以進一步提升信道估計效果。

在2015年的GlobalSIP國際會議中《Channel Estimation Using JointDictionary Learning in FDD Massive MIMO Systems》提出了利用這種上下行鏈路空域信道的關(guān)系，通過壓縮感知的處理框架來進行聯(lián)合信道字典的學習和信道估計；但是假設(shè)上下行鏈路的稀疏模式(也稱稀疏支持集，也就是非零元素的位置集合)是完全相同的，該理想假設(shè)與實際的情況不符。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的下行信道估計方法，即大規(guī)模MIMO系統(tǒng)在FDD條件下的壓縮感知信道估計方法，該方法利用上下行鏈路信道的空域相關(guān)性，通過上行鏈路空域信道估計結(jié)果來對下行鏈路空域信道的稀疏支持集進行估計，從而改善下行鏈路信道估計的性能。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種FDD大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的下行鏈路信道估計方法，包括以下步驟：