[發(fā)明專利]一種多用戶大規(guī)模MIMO信道估計方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011203988.3
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112436872B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李斌;魏子平;許方敏;趙成林
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;H04B7/06;H04L25/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種多用戶大規(guī)模多輸入多輸出MIMO信道估計裝置，布置在基站端，其特征在于，所述裝置包括：用戶接收信號模塊、接收信號協(xié)方差矩陣平滑模塊、用戶到達角快速估計模塊、波束成形技術(shù)估計信道增益模塊以及信道狀態(tài)信息矩陣重構(gòu)模塊；

所述用戶接收信號模塊利用用戶之間發(fā)送導頻信號的正交性，對基站接收到的總接收信號矩陣正交處理，獲取單用戶的接收信號向量，設(shè)用戶i的接收信號向量為y_i，i為正整數(shù)；

所述接收信號協(xié)方差矩陣平滑模塊采用空間平滑技術(shù)對接收信號向量y_i進行采樣重構(gòu)，獲得用戶i的接收信號協(xié)方差矩陣R_yi，矩陣R_yi包含目標的到達角信息；

所述用戶到達角快速估計模塊對矩陣R_yi利用快速MUSIC譜估計方法分解獲得信號子空間和噪聲子空間，對目標的到達角度進行譜搜索，設(shè)得到包含目標用戶i的所有多徑的到達角度，設(shè)θ_i,j為用戶i的第j條多徑的到達角；

首先，對協(xié)方差矩陣R_yi的行和列進行隨機采樣，采樣數(shù)目均為s，s＝2*L，矩陣R_yi的行和列數(shù)均為L，得到采樣后的交叉矩陣H₁＝R_yi(I,J)，I和J分別表示采樣的行和列的索引構(gòu)成的集合；其次，對矩陣H₁求偽逆得到矩陣H₂，再對矩陣H₂進行奇異值分解，獲取信號子空間和噪聲子空間，利用信號子空間和噪聲子空間的正交性對目標的到達角度進行譜搜索；

所述波束成形技術(shù)估計信道增益模塊對每個用戶的每個多徑角度方向，采用波束成形技術(shù)計算信道增益；設(shè)用戶i的第j條多徑上的信道增益為g_i,j；

所述信道狀態(tài)信息矩陣重構(gòu)模塊基于θ_i,j和g_i,j，借助信道模型重構(gòu)用戶i的信道狀態(tài)信息h_i；當所有用戶的信道狀態(tài)信息都被估計出來之后，將其進行合并獲得基站端和所有用戶之間的狀態(tài)信息矩陣N_t為用戶數(shù)目。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的接收信號協(xié)方差矩陣平滑模塊，首先確定平滑因子L，使用y_i的第j到j(luò)+L-1個元素重構(gòu)向量y_i(j:j+L-1)，再由秩為1的向量y_i(j:j+L-1)平滑，得到協(xié)方差矩陣R_yi，如下：

其中，N_r為基站端天線數(shù)目，上角標H表示共軛轉(zhuǎn)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述的信道狀態(tài)信息矩陣重構(gòu)模塊重構(gòu)用戶i的信道狀態(tài)信息h_i如下：

其中，K為用戶i傳輸過程中產(chǎn)生的多徑數(shù)目，向量a(θ_i,j)如下：

d表示基站端的大規(guī)模MIMO天線陣列的陣元間距，λ表示發(fā)射信號的波長，N_r為基站端天線數(shù)目。