[發明專利]大規模MIMO系統的聯合信道信息獲取方法

有效

• 申請號: 202010625345.1
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111786708B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 劉紅;趙柏睿;張忠培
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B7/08
• 分類號: H04B7/08;H04B7/06;H04B7/0456;H04B7/0413
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種大規模MIMO系統的聯合信道信息獲取方法。本發明以最小化均方誤差為目標，將波束賦形設計和信道估計問題構建為一個多變量矩陣求解問題。為了更有效地解決該問題，考慮基于聯合優化的框架，依次獲取波束賦形矩陣和信道信息矩陣。首先針對波束賦形設計，提出一種基于MADMM(多流交替乘子法)的方案對變量進行交替迭代更新，并引入黎曼流形和一種新的Oblique流形，基于流形搜索的思想，解決離散恒模約束以及單位范數約束等問題，在收斂到最優的波束賦性矩陣后，對信道信息進行稀疏恢復。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及毫米波通信(millimeter-Wave(mmWave)communication)，混合波束成形，黎曼流形，多輸入多輸出技術(Multiple Input MultipleOutput,MIMO)，具體來說是涉及一種大規模MIMO系統的聯合信道信息獲取方法。

背景技術

由于毫米波受環境影響嚴重，信號衰減大，且散射、穿透能力差，容易受到阻擋，克服信號傳輸的自由空間路徑損耗和信號衰減是毫米波通信的一大關鍵?；诤撩撞ǖ亩滩ㄩL和高頻率，可以采用大規模MIMO技術以獲得更高的增益，對抗衰落。大規模MIMO是在MIMO基礎上的擴展和延伸，通過在基站端配置大規模的天線陣列，不僅獲得了較高的空間增益以及復用增益，還使得波束能量更集中，產生波束賦形增益以克服一定的路徑損耗，在不增加發射功率的情況下，提高了能量效率。大規模MIMO的應用使得基站與多用戶之間的通信可以使用同一時頻資源，考慮到各用戶之間信道向量具有相互正交的特點，一定程度上可以不考慮用戶間干擾，應用簡單的波束賦形技術提升頻譜效率，以獲得良好的系統性能。

發明內容

出于系統容量和估計精度考慮，本發明以最小化均方誤差(Mean Square Error，MSE)為目標，將波束賦形設計和信道估計問題構建為一個多變量矩陣求解問題。為了更有效地解決該問題，考慮基于聯合優化的框架，依次獲取波束賦形矩陣和信道矩陣。首先針對波束賦形設計，提出一種基于MADMM(多流交替乘子法)的方案對變量進行交替迭代更新，并引入黎曼流形和一種新的Oblique流形，基于流形搜索的思想，解決離散恒模約束以及單位范數約束等問題，在收斂到最優的波束賦性矩陣后，對信道信息進行稀疏恢復。

本發明的技術方案為，大規模MIMO系統的聯合信道信息獲取方法，該方法用于使用移相器網絡的毫米波大規模MIMO單用戶HBF(Hybrid Beamforming，HBF)系統，系統中基站端配置了N_t個發射天線和個射頻鏈路，基站向配置了N_r個天線和個射頻鏈路的用戶端傳送N_s條數據流，并且滿足N_s條數據流先通過維度為的數字處理器F_BB，再通過個射頻鏈路連接到維度為的模擬波束賦形處理器F_RF，經天線發送后，在接收端分別通過模擬組合處理器和數字組合處理器處理，還原得到N_s條數據流；所述方法包括以下步驟：

S1、建立模型：

假設使用的毫米波信道為準靜態信道，信道矩陣H在T個時間內被視作是恒定的，接收信號的矢量表達式如下：

其中，P表示發送端的發射功率，n表示加性高斯白噪聲矢量，服從的正態分布，均值為0，方差為為單位陣，s表示發送的導頻符號；

以最小化均方誤差為目標，同時令均方誤差為建立如下模型：

Tr(P^HP)≤P