[發明專利]大規模MIMO系統中基于冗余字典的下行鏈路信道估計方法

有效

• 申請號: 201811072050.5
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109039403B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 呂偉;王永良;林強;方其慶;張偉;周樂;劉根;李洪力;金加根;劉慶華;王晶晶;郝媛;胡亞敏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04L25/02
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

本發明公開了一種大規模MIMO系統中基于冗余字典的下行鏈路信道估計方法，包括：對FDD大規模MIMO的上行鏈路信道稀疏表示的支持集進行估計得到上行鏈路支持集；通過冗余字典和所述上行鏈路支持集，對下行鏈路空域信道的支持集進行估計得到下行鏈路支持集；構建FDD大規模MIMO系統的下行鏈路導頻信號接收模型；利用上述下行鏈路導頻信號接收模型，基于貝葉斯推斷和下行鏈路支持集對下行鏈路空域信道進行信道估計。本發明方法不需要信道的稀疏性信息，同時利用了上行信道信息和冗余字典，來改善信道估計精度，具有良好的信道估計效果。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，更具體地，涉及一種大規模MIMO系統中基于冗余字典的下行鏈路信道估計方法。

背景技術

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

在大規模MIMO系統中，一般基站安裝有幾十甚至上百根天線，而在實際無線傳播環境中占據主要能量的多徑數目是有限的，因此，大規模MIMO的信道在空域具有稀疏性。在FDD系統中，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，傳輸環境和其中的反射體對上下行鏈路傳輸的影響近似是相同的。在2002年COST 273工作組的《Spatial reciprocity of uplink and downlink radio channels infdd systems》文檔和2003年European Transactions on Telecommunications的《Geometry-based directional model for mobile radio channels principles andimplementation》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很小，上下行鏈路的角度功率譜強相關。因此，通過利用這種聯系可以進一步提升信道估計效果。在論文《Downlink compressive channel estimationwith support diagnosis in FDD massive MIMO》中提出了利用這種上下行鏈路空域信道的關系，通過壓縮感知的處理框架來進行信道估計；但是由于信道路徑傳輸方向未必能夠和正交字典表示的方向一致，存在泄漏效應，并且信道的稀疏度未知，這些因素都會影響信道估計精度。

發明內容

本發明的目的在于提出一種FDD大規模MIMO系統中的下行信道估計方法，即大規模MIMO系統在FDD條件下的基于貝葉斯推斷的信道估計方法，該方法利用上下行鏈路信道的空域相關性，通過將上行鏈路空域信道估計結果融入到基于貝葉斯推斷的下行信道估計過程中，從而改善下行鏈路信道估計的性能。同時，為了減少由于正交字典表征的信道路徑方向與實際傳輸方向不一致帶來的泄漏效應，在本發明中采用冗余字典來代替傅里葉變換矩陣來表征信道來增強信道稀疏性。

為了達到上述目的，本發明提供了一種FDD大規模MIMO系統中的基于上行鏈路信道信息和冗余字典的貝葉斯推斷的下行信道估計方法，包括以下步驟：

步驟1：對大規模MIMO的上行鏈路信道稀疏表示的支持集進行估計。