[發明專利]大規模MIMO中基于信道估計誤差的頻域信道互易補償方法

在審

• 申請號: 201810058234.X
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108418770A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 孫君;吳晶茹;謝鵬
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/0413
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了大規模MIMO中基于信道估計誤差的頻域信道互易補償方法，該方法包括信道估計和互易性補償兩部分；首先采用最小二乘法估計上行鏈路的信道頻域響應，對存在估計誤差的信道頻域響應進行校準，之后采用最小均方誤差準則求得校準系數，該校準系數與下行鏈路信道值的自相關函數有關，可通過對自相關函數的迭代估計提高自相關函數的精確度，進而提高校準系數的準確性。本發明方法在彌補信道估計誤差對信道互易性影響的基礎上，提高了系統的容量和可靠性。

技術領域

本發明涉及大規模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出系統)中基于信道估計誤差的頻域信道互易補償方法，屬于大規模MIMO、信道估計、信道互易補償技術領域。

背景技術

大規模MIMO技術在基站端配備大規模的天線陣列，能夠大幅的提升通信系統的容量和頻譜效率，已經成為未來第五代通信系統(5G)的最關鍵技術之一。而大規模MIMO時分雙工(Time Division Duplexing，TDD)系統中由于上下行信道采用相同的頻譜資源，因此具有相似的頻譜特性，即在大規模MIMOTDD系統中上下行信道具有互易性。系統根據上行鏈路估計的信道狀態信息(Channel State Information，CSI)而獲得下行鏈路的CSI，從而大大降低了系統的開銷。然而在實際的通信系統中，受到信號傳播環境中信道估計誤差、I/Q不平衡、用戶設備高速移動而造成的信道時變、發送端接收端設備的不匹配以及基站天線間相互作用等因素的影響，TDD系統中信道互易性喪失，若此時仍利用系統的互易性，則將導致系統性能的惡化。

由于在下行鏈路傳輸中，基站根據檢測到的信道狀態信息來對下行發送信號進行預處理，當信道估計存在誤差時，即使實際的上下行鏈路是完全一致的，由于估計誤差的存在也會影響系統的性能。對于信道估計誤差引起信道互易性喪失的問題，許多學者提出了相應的解決方案，以此來提高系統的性能。孫德春提出了一種基于虛載波添加和導頻重選的方法來估計信道值的算法，該算法通過對虛載波的添加以及將導頻子載波選擇在嚴格等距的子載波上，之后通過FFT插值的方法估計信道，有效地抑制了信道估計誤差，提高了無線通信系統的容量[孫德春.無線通信系統協作傳輸和信道互易性問題研究[D].西安電子科技大學,2012]。Chenhao分析了信道模型的塊相干性，利用信道的時間-空間相關性，提出了一種聯合信道估計算法，該算法估計誤差將隨著基站天線的增多而下降[Chenhao Qiand Lenan Wu.Uplink channel estimation for massive MIMO systems exploringjoint channel sparsity[J].Electronics Letters.2014,50(23):1770-1772]。Zhilin Z等在信道稀疏度未知的情況下，利用塊稀疏信道的塊內相關性提出了基于塊稀疏貝葉斯學習(BSBL)的信道估計算法，該算法可以在一定程度上提升信道的估計性能[Zhilin Z,RaoD B.Recovery of block sparse signals using the framework of block sparseBayesian learning[C]//2012IEEE International Conference on Acoustics,Speechans Signal Processing(ICASSP),Kyoto,Japan,2012:3345-3348]。Hao Li等人根據上下行鏈路間的實際關系，利用發送端估計得到的信道值來校準接收端檢測的信道值，從而保證發送端和接收端間的信道保持一致[Hao Li,Xianbin Wang,Helen Tang.Compensationof imperfect channel reciprocity through MMSE prediction for physical-layerconfidentiality enhancement[C]//2016International Conference on MilitaryCommunications and Information Systems(ICMCIS).IEEE,2016:1-6.]。

發明內容