[發明專利]多用戶大規模MIMO中繼網絡聯合信道估計方法

有效

• 申請號: 202011106410.6
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112491752B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 杜建和;葉思雨;陳遠知;張鵬;劉昌銀
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/0452
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及多用戶大規模MIMO中繼系統的信道聯合估計技術。具有較高的信道估計精度能估計出通信系統所有的信道矩陣，同時推導出所提方法的CRB。其實現步驟為：1)多用戶大規模MIMO中繼系統模型的建立；2)每個用戶端發送正交信道訓練序列至中繼；3)中繼將接收到的信號放大并轉發至所有用戶；4)在用戶端構造Tucker?2張量模型；5)設計簡單易行的迭代算法擬合張量模型實現信道矩陣的聯合估計；6)推導出所提方法的CRB。本發明的信道估計方法具精度高的優點，此外，即使中繼天線的數目增加即需要估計的信道參數增加時，本發明的信道估計方法仍然具有高的信道估計精度。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及多用戶大規模多輸入多輸出中繼網絡聯合信道估計方法

背景技術

大規模多輸入多輸出(MIMO)中繼網絡具有優良的通信性能，因此受到了學界和業界的青睞。下一代通信系統將支持多個用戶并保證嚴格的服務質量(QoS)要求，因此，設計一個頻譜利用率高的通信系統，對于克服頻譜的稀缺性具有重要意義。特別是，大規模MIMO提供了大量的空間自由度，有助于實現大的復用和分集增益，并有效地提高了鏈路可靠性和數據傳輸速率。

在眾多的盲信號處理技術中，基于張量的盲信號處理技術可以利用信號在頻域、時域、碼域和空間域的固有多域特性，在分解唯一性的基礎上通過張量擬合得到最優解。在無線通信系統中，基于張量的建模比傳統的多維矩陣建模更靈活。同時，張量分解不會破壞各元素之間的內在聯系，充分利用信號的空間結構信息，提高了估計精度。此外，張量建模得益于多重多樣性，與傳統的矩陣方法相比，該特征有助于在更寬松的可辨識條件下實現多用戶信號分離/均衡和信道估計。

張量和張量分解理論廣泛應用于雷達、數據壓縮、通信、模式識別、圖像處理等領域。利用張量方法解決MIMO協作通信系統中的聯合估計問題已經相當成熟。已有研究利用平行因子(PARAFAC)張量模型對多用戶點對點直接序列碼分多址(ZDS-CDMA)系統進行建模，可以在接收端精確估計符號矩陣和信道矩陣。有學者針對多用戶單輸入多輸出(SIMO)碼分多址(CDMA)通信系統提出基于確定張量的聯合信道和符號估計方法，得到了多個接收天線接收信號的三階塊Tucker-2模型。

最近，PARAFAC模型被應用到毫米波(mmWave)大規模MIMO系統中，以實現多用戶的聯合信道估計。已有研究將PARAFAC分解擴展到毫米波MIMO正交頻分復用(MIMO-OFDM)系統的多參數估計，并推導了相關的克拉美羅界(CRB)，以顯示估計性能。有學者提出了一種基于Tucker-2模型的魯棒半盲接收機，用于符號和信道的聯合估計。并且這種半盲接收機可以運用到多用戶大規模MIMO系統。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術的不足，提出多用戶大規模MIMO中繼系統中一種信道聯合估計方法，能估計出通信系統所有的信道矩陣，同時推導出所提方法的CRB。

技術方案：本發明所述的多用戶大規模MIMO中繼系統的信道聯合估計技術包括：

多用戶大規模MIMO中繼系統模型的建立；

每個用戶端發送正交信道訓練序列至中繼；

中繼將接收到的信號放大并轉發至所有用戶；

在用戶端構造Tucker-2張量模型；

設計簡單易行的迭代算法擬合張量模型實現信道矩陣的聯合估計；

推導出所提方法的CRB。

進一步的，所述多用戶大規模MIMO中繼系統模型的建立，具體包括：