[發明專利]基于塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法的大規模MIMO系統信道估計方法

有效

• 申請號: 201810426456.2
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108599820B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 佘黎煌;張石;龐曉睿
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/0413;H04L27/26
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明公開了一種基于塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法的大規模MIMO系統信道估計方法，在單個小區基站處通過N_T根天線發送導頻信息，在N_R個單天線用戶端接收，包括以下步驟：S1、計算在每一個用戶接收端收到的導頻信息測量向量y，并根據大規模MIMO系統信道的稀疏一致性，對導頻信息傳輸過程建立壓縮感知數學模型，并構建感知矩陣Φ；S2、通過塊結構變換得到塊結構感知矩陣Ψ，并通過重構算法重構塊稀疏信號g；S3、使用塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法重構稀疏信號h。本發明利用大規模MIMO系統信道的時域稀疏一致性，使用塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法重構信道沖激響應，且能在未知稀疏度時進行估計并能減少導頻的使用。

技術領域

本發明涉及通信信道估計，具體說涉及一種基于塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法的大規模MIMO系統信道估計方法。

背景技術

隨著近年來無線通信傳輸技術的發展，大規模MIMO技術已經成為了5G的關鍵技術之一，其憑可以在發送天線與用戶端構建多個信號傳輸通道，充分利用了空間資源。一般大規模MIMO系統在基站處配置數十根乃至上百根天線構成天線陣列，同時服務于多個用戶，利用空間復用和傳輸分集技術提高了系統的信息傳輸速率和傳輸的可靠性并同時提高了頻譜利用率。對大規模MIMO系統進行信號檢測、相關均衡處理等研究均需要精確掌握接收端的信道狀態信息，因此對大規模MIMO系統進行信道估計十分必要。

在大規模MIMO系統信道估計領域，現階段研究熱的集中在針對TDD傳輸模式，因為TDD具有信道互易性使得下行信道估計變得容易。而在FDD傳輸模式中，由于不存在信道互易性，其很容易因為基站處天線數目過多而引發導頻污染問題。現有主流小區蜂窩系統仍采用FDD模式，對于FDD模式下的下行信道估計研究仍然意義重大。

在大規模MIMO系統中，由于在信號傳播空間中存在有限數量的散射和時延擴展，且由于在基站處天線存在的空間相關性，所以其信道的能量只集中在幾條主要的路徑上，其他路徑上能量很小可以忽略不計，在時域上可以將信道看作是稀疏的，另外由于發送天線和用戶端處于同一空間中，基站處的天線排列緊密，不同的發送接收天線對之間的信號傳送過程中會遇到相同的散射，從而呈現出相似的路徑延遲。所以在不同的發送接收天線對之間的信道會有相同的稀疏模式，即大規模MIMO系統的信道具有時域稀疏一致性。現行壓縮感知算法用于大規模MIMO系統信道估計仍然存在一些問題，例如需要預先知道現實應用中很難獲得的信道稀疏度，或者在選擇原子時不夠靈活，使得估計時使用的導頻數目仍然很多等。

發明內容

鑒于現有技術發不足，本發明的目的是要提供一種信道估計方法，其利用大規模MIMO系統信道的時域稀疏一致性，使用塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法重構信道沖激響應，且能在未知稀疏度時進行估計并能減少導頻的使用。

本發明的技術方案如下：

一種基于塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法的大規模MIMO系統信道估計方法，在單個小區基站處通過N_T根天線發送導頻信息，在N_R個單天線用戶端接收，包括以下步驟：

S1、計算在每一個用戶接收端收到的導頻信息測量向量y，并根據大規模MIMO系統信道的稀疏一致性，對導頻信息傳輸過程建立壓縮感知數學模型，并構建感知矩陣Φ；

S2、通過塊結構變換得到塊結構感知矩陣Ψ，并通過重構算法重構塊稀疏信號g；

S3、使用塊結構自適應壓縮采樣匹配追蹤算法重構稀疏信號h。