[發明專利]一種多天線系統中非平穩信道的信道統計信息獲取方法

在審

• 申請號: 201910581648.5
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110365376A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 彭薇;汪國亮;江濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種多天線系統中非平穩信道的信道統計信息獲取方法，包括獲取從時間t?L+1到時間t的多天線系統的接收端的接收信號，組成觀測序列；建立統計信道狀態與接收信號之間的關系模型，根據觀測序列和模型參數計算縮放前向變量和縮放后向變量；根據縮放前向變量和縮放后向變量對模型參數進行估計得到最優模型參數；利用觀測序列和最優模型參數估計統計信道狀態，完成信道統計信息的獲取。本發明相比傳統的信道統計信息獲取方法，能以較低的復雜度和系統開銷更準確地解決非平穩信道的信道統計信息獲取問題，并且可應用于任何非平穩連續時間信號的系統參數估計中，便于操控。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，更具體地，涉及一種多天線系統中非平穩信道的信道統計信息獲取方法。

背景技術

為了實現更高倍的系統數據流量和突破系統容量的瓶頸，改善系統的覆蓋性能，第五代移動通信(Fifth Generation，5G)已被研究。為了滿足5G的要求，例如，更高的系統容量、更高的數據傳輸速率、支持大量連接、減少時延、減少開銷，更高的能量效率和魯棒性，一個重要的技術就是大規模多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技術。大規模MIMO技術在基站(Base Station，BS)端放置數百上千根天線，進一步挖掘空間維度的無線資源，獲取更大的空間自由度，提升數據速率和鏈路可靠性，服務于更多的用戶。

為充分發揮大規模MIMO技術的優勢，獲取通信系統中準確的信道統計信息是必不可缺的，因為通信系統的部分關鍵技術依賴信道統計信息，例如，非正交接入資源分配、廣播信道用戶調度、三維波束成形等。有效的信道統計信息獲取是充分實現大規模MIMO優勢的前提條件之一。

為了處理信道統計信息獲取問題，已經有解決方案被提出，可以分為二種思想類別。第一種類別是基于時間統計平均思想，主要依據信道統計信息在多個時間槽內保持不變的常見假設，使用常用的信道估計準則，基于導頻或數據輔助導頻的方法來得到多個時刻的瞬時信道狀態信息。然后，通過對這些獲得的信息進行統計計算來得到該系統的信道統計信息。這種思想需要使用大量的導頻，會提高系統開銷。第二種類別是基于期望最大化思想，以一種迭代的方式來學習信道統計信息。也就是說，給予一個隨機或設定好的信道統計信息作為初始值，使用接收到的信號觀察值計算概率的期望。然后，通過最大化這個期望得到一個新的信道統計信息。接著將這個新得到的信道統計信息作為算法的初始值繼續更新信道統計信息，直到設定的約束條件達到而停止迭代，該思想也需要導頻。

上述二種類別所提出的方法都假設信道具有廣義平穩性。但是，由于天線尺寸變大、散射體生滅現象、高頻段的使用和發射端高速移動等因素的影響下，使得在一般多天線系統中假設的遠場效應不再適用，取而代之的是近場效應，平面波的假設也將被球面波所取代，信道表現出獨有的、不同于傳統信道特點的非平穩特性。該非平穩性會導致信道統計信息和瞬時信道狀態信息隨時間變化，使得基于廣義平穩假設條件下二類傳統信道統計信息獲取方法不再適用。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種多天線系統中非平穩信道的信道統計信息獲取方法，旨在解決多天線系統中非平穩信道的信道統計信息難獲取的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種多天線系統中非平穩信道的信道統計信息獲取方法，包括以下步驟：

(1)獲取從時間t-L+1到時間t的多天線系統的接收端的接收信號，組成觀測序列，其中，L表示序列長度；

(2)建立統計信道狀態與接收信號之間的關系模型，根據所述觀測序列和模型參數計算縮放前向變量和縮放后向變量；

(3)根據縮放前向變量和縮放后向變量對模型參數進行估計得到最優模型參數；

(4)利用觀測序列和最優模型參數估計統計信道狀態，完成信道統計信息的獲取。

優選地，多天線系統模型的接收端信號y(t)為：