[發明專利]一種保護隱私的無蜂窩混合大規模MIMO系統信道估計方法

有效

• 申請號: 202110404584.9
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112953864B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 朱鵬程;徐軍;江鵬;李佳珉;尤肖虎
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04W12/03;H04B7/0413
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發明公開了一種保護隱私的無蜂窩混合大規模MIMO系統信道估計方法，適用于通信領域使用。通過建立上行鏈路信號傳輸模型以及混合結構采樣模型，每個AP得到一個不完整的基帶信號采樣矩陣用于信道估計；設計保護隱私的矩陣補全算法，以每個AP得到的不完整的基帶信號采樣矩陣為輸入，在保護用戶位置隱私的同時，每個AP輸出一個完整的矩陣；每個AP根據輸出的完整的矩陣以及已知的導頻矩陣進行信道估計，從而在有效保護單天線用戶位置的隱私的同時達到最佳的信道估計性能。能夠很好的保護用戶位置隱私的同時，取得很好的信道估計性能。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種保護隱私的無蜂窩混合大規模MIMO系統信道估計方法。

背景技術

無蜂窩混合大規模多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系統通常有大量接入點(Access point,AP)分布在一個區域，并使用相同的時頻資源協同為用戶服務。為了降低為每個天線配備包含高分辨率模數轉換器的射頻(Radio frequency,RF)鏈路所帶來的高成本，系統通常采用混合模擬/數字結構，在基于開關或移相器的模擬組合中，天線通常被隨機連接到少量的RF鏈上。

為了實現無蜂窩混合大規模MIMO系統，獲取信道信息(Channel stateinformation，CSI)是至關重要的。為了獲得較好的信道估計結果，每個AP需要將其觀測到的接收信號發送到中央處理單元(Central processing unit，CPU)中統一處理，由CPU對所有用戶進行信道估計和數據檢測。然而，這極有可能導致用戶的位置信息泄露至CPU。由于CSI中的大尺度衰落高度依賴用戶和AP之間的距離，同時AP位置一般是固定的，理論上CPU在獲得某個用戶與三個及以上AP間的CSI之后具備估計該用戶位置的能力，從而可能發生用戶位置信息的泄露。因此，如何在保護用戶位置隱私的前提下提供準確的信道估計是一個至關重要的問題，而現有技術中尚無合適的解決方案。

發明內容

發明目的：本發明的目的是針對現有技術的不足之處，提供一種有效保護用戶位置隱私的保護隱私的無蜂窩混合大規模MIMO系統信道估計方法，旨在估計信道的同時保護用戶的位置隱私、

技術方案：為達到上述技術目的，本發明的一種保護隱私的無蜂窩混合大規模MIMO系統信道估計方法，包括以下步驟：

S1.建立無蜂窩混合大規模MIMO系統的上行鏈路信號傳輸模型以及混合結構采樣模型，每個AP得到一個不完整的基帶信號采樣矩陣用于信道估計；

S2.設計保護隱私的矩陣補全算法，該算法以每個AP得到的不完整的基帶信號采樣矩陣為輸入，在保護用戶位置隱私的同時，每個AP輸出一個完整的矩陣；

S3.每個AP根據輸出的完整的矩陣以及已知的導頻矩陣進行信道估計，從而在有效保護單天線用戶位置的隱私的同時達到最佳的信道估計性能。

所述步驟S1具體包括：

利用表示AP集合，利用表示單天線用戶集合；相干間隔內時隙的集合表示為其中前τ_p個時隙用來上行信道估計，表示為剩下的τ_d＝τ_c-τ_p個時隙用來上行數據傳輸，表示為使用s[t]表示K個單天線用戶在時隙t的發射信號向量，其中，當時s[t]代表用來估計信道的導頻信號，當時s[t]代表包含信息的數據符號；利用表示第m個AP到第k個單天線用戶的信道向量，其中表示復數域；

第m個AP上N_a根天線在時隙t的接收信號向量表示為：

其中為第m個AP到所有用戶的信道矩陣，n_m[t]是在時隙t時第m個AP接收到的噪聲，服從均值為0方差為σ²的循環對稱復高斯分布；

定義下述矩陣