[發(fā)明專利]一種大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)聯(lián)合信息估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910973082.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN110808764B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜建和;韓夢(mèng);金立標(biāo);張鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)傳媒大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/026
• 分類號(hào): H04B7/026;H04B7/0413;H04B17/391
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)中一種聯(lián)合信息估計(jì)方法。針對(duì)多用戶大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有算法信號(hào)與信道估計(jì)精度較低的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟為：1)建立多用戶大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)模型；2)通信過(guò)程分為MAC和BC兩個(gè)階段；3)將用戶端的接收信號(hào)構(gòu)造為Tucker2?PARAFAC張量模型；4)利用迭代的ALS算法擬合Tucker2?PARAFAC張量模型，聯(lián)合估計(jì)出信號(hào)和信道。本發(fā)明適用于時(shí)分雙工和頻分雙工信道，且與導(dǎo)頻輔助估計(jì)算法相比，本發(fā)明無(wú)須發(fā)送導(dǎo)頻序列即可實(shí)現(xiàn)更高精度的信號(hào)和信道估計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)聯(lián)合信息估計(jì)方法。

背景技術(shù)

MIMO技術(shù)是4G中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。它充分利用了空間多徑傳播特性，在有限的時(shí)頻資源下對(duì)空間域進(jìn)行擴(kuò)展，大幅提高了通信系統(tǒng)的頻譜效率和信道容量。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，用戶數(shù)目和信息傳輸速率顯著增長(zhǎng)，對(duì)空間域進(jìn)一步擴(kuò)展的需求更加迫切。大規(guī)模MIMO技術(shù)使用數(shù)百個(gè)天線同時(shí)服務(wù)于同一頻率資源中的多個(gè)用戶，大規(guī)模的天線陣列將天線輻射能量集中在很窄的波束中以增強(qiáng)接收信號(hào)的強(qiáng)度，使得基站能夠精確分辨每一個(gè)用戶，提高了大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的空間分辨率。相比于傳統(tǒng)MIMO技術(shù)，大規(guī)模MIMO技術(shù)具有更強(qiáng)的抵御噪聲能力和更高的鏈路穩(wěn)定性，并能顯著提高無(wú)線通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率和能量效率，大幅提高了整個(gè)通信系統(tǒng)的性能，因此已經(jīng)成為5G中一項(xiàng)很有發(fā)展前景的技術(shù)。

協(xié)作通信技術(shù)充分利用了無(wú)線媒質(zhì)的廣播特性，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的條件下不僅降低了終端的功耗并節(jié)省了帶寬，還提高了整個(gè)通信系統(tǒng)的頻譜效率、容量和吞吐率。另外，多個(gè)用戶通過(guò)中繼進(jìn)行信息交換，可以減少路徑損失的影響。因此，中繼與大規(guī)模MIMO技術(shù)的結(jié)合可以進(jìn)一步提高通信系統(tǒng)的性能，現(xiàn)已成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界和業(yè)界的研究熱點(diǎn)之一。

在協(xié)作通信領(lǐng)域，已經(jīng)廣泛研究了雙向中繼，即兩個(gè)用戶在一個(gè)共享中繼網(wǎng)絡(luò)的幫助下交換消息。多向中繼是雙向中繼的延伸，它可以使位于地理位置分離的多個(gè)用戶通過(guò)中繼在相同的時(shí)頻資源上進(jìn)行可靠地通信。多向中繼網(wǎng)絡(luò)比雙向和單向中繼網(wǎng)絡(luò)具有更高的頻譜效率，引起了人們的廣泛關(guān)注。

在無(wú)線通信系統(tǒng)中利用張量建模，可以同時(shí)受益于多種分集，并在比傳統(tǒng)的基于矩陣的方法更寬松的模型可辨識(shí)性條件下，實(shí)現(xiàn)多用戶信號(hào)分離/均衡和信道估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，提出一種大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)聯(lián)合信息估計(jì)方法，以更精確地聯(lián)合估計(jì)出信號(hào)與信道信息。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)聯(lián)合信息估計(jì)方法包括：

建立多用戶大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)模型；

通信過(guò)程分為MAC和BC兩個(gè)階段；

將用戶端的接收信號(hào)構(gòu)造為Tucker2-PARAFAC張量模型；

利用迭代的ALS算法擬合Tucker2-PARAFAC張量模型，聯(lián)合估計(jì)出信號(hào)和信道。

進(jìn)一步的，建立多用戶大規(guī)模MIMO中繼系統(tǒng)模型，具體包括：

假設(shè)該協(xié)作通信系統(tǒng)中的所有節(jié)點(diǎn)都工作在半雙工模式，即無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同時(shí)收發(fā)，另外，由于陰影效應(yīng)和多徑衰落等的影響，假設(shè)用戶之間相互沒(méi)有直接鏈路，只能通過(guò)中繼進(jìn)行信息交換，一共有Q個(gè)用戶。

所有信道均遵循獨(dú)立同分布的瑞利衰落：

和分別代表用戶q至中繼以及中繼至用戶q的信道矩陣，其元素分別服從和分布，其中和為大尺度衰落系數(shù)，q＝1,...,Q。

進(jìn)一步的，通信過(guò)程分為MAC和BC兩個(gè)階段，包括：

整個(gè)傳輸協(xié)議共有P個(gè)傳輸子過(guò)程，每個(gè)子過(guò)程分為兩個(gè)階段，即MAC和BC階段：