[發(fā)明專利]一種低訓(xùn)練開銷的混合大規(guī)模MIMO-OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110504891.4
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113242193B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱鵬程;徐軍;盛政;李佳珉;尤肖虎
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L27/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

1.一種低訓(xùn)練開銷的混合大規(guī)模MIMO-OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)方法，其特征在于：所述混合大規(guī)模MIMO-OFDM系統(tǒng)包括一個(gè)配備Q_a根天線的基站以及K個(gè)隨機(jī)分布的單天線用戶；混合大規(guī)模MIMO-OFDM系統(tǒng)總共有N個(gè)子載波，被所有用戶復(fù)用；基站天線采用均勻線性陣列，天線間距等于半波長；基站采用混合結(jié)構(gòu)，用Q_r＜Q_a個(gè)RF鏈路將接收信號合并到RF波段，每個(gè)RF鏈路配備一個(gè)高分辨率ADC將數(shù)據(jù)流傳給基帶處理器；

S1.建立混合大規(guī)模MIMO-OFDM系統(tǒng)信道模型、上行鏈路信號傳輸模型以及混合結(jié)構(gòu)采樣模型，使得基站得到一個(gè)不完整的基帶信號采樣張量用于信道估計(jì)；

S2.基站對其得到的不完整的基帶信號采樣張量進(jìn)行模3展開，從而獲得一個(gè)不完整的基帶信號采樣矩陣；基站設(shè)計(jì)矩陣補(bǔ)全算法，以不完整的基帶信號采樣矩陣為輸入，輸出一個(gè)完整的估計(jì)矩陣；

S3.基站將其得到的完整的估計(jì)矩陣進(jìn)行模3展開逆運(yùn)算，得到估計(jì)張量，然后根據(jù)該估計(jì)張量和已知的導(dǎo)頻矩陣完成信道估計(jì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低訓(xùn)練開銷的混合大規(guī)模MIMO-OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)方法，其特征在于，所述S1具體包括：

S11建立信道模型：利用表示子載波集合，利用表示單天線用戶集合；考慮寬帶信道特性，采用幾何寬帶信道模型，每個(gè)用戶和基站間有L條可分辨的路徑，其中第k個(gè)用戶到基站的第l條路徑由三個(gè)參數(shù)唯一指定：傳輸時(shí)延τ_k,l，到達(dá)角θ_k,l以及路徑增益α_k,l；所有用戶到基站之間的信道是塊衰落的，所有信道參數(shù)在有τ_c個(gè)時(shí)隙的相干間隔內(nèi)保持不變；第n個(gè)子載波上第k個(gè)用戶到基站的信道向量建模為下式：

其中Δ_f＝f_s/N，f_s表示采樣率，a(θ_k,l)表示基站天線陣列響應(yīng)向量為下式：

S12建立上行鏈路信號傳輸模型：令每個(gè)相干間隔內(nèi)前個(gè)τ_p時(shí)隙用來上行信道估計(jì)表示為令第k個(gè)用戶發(fā)射的導(dǎo)頻序列表示為其中p_k,t為用戶k在t時(shí)刻發(fā)射的導(dǎo)頻信號；基站t時(shí)刻在子載波n上接收到的信號向量為：

其中為t時(shí)刻在子載波n上的接收噪聲，服從均值為0方差為σ²的循環(huán)對稱復(fù)高斯分布；

將基站所有時(shí)刻所有子載波上接收到的信號向量合并在一起從而得到一個(gè)三維接收信號張量維接收信號張量的第(q,t,n)個(gè)元素來自于r_t,n的第q個(gè)元素，通過下式定義一個(gè)與時(shí)延τ_k,l有關(guān)的向量：

代入維接收信號張量改寫成下式：

其中：表示向量外積，為噪聲張量，它的第(q,t,n)個(gè)元素為n_t,n的第q個(gè)元素，由此可知無噪聲下的接收信號張量滿足CANDECOMP/PARAFAC分解；

S13建立混合結(jié)構(gòu)采樣模型:基站采用基于開關(guān)的混合結(jié)構(gòu)，每個(gè)時(shí)隙每個(gè)子載波從N_a根天線中隨機(jī)選擇N_r根天線與N_r個(gè)RF相連，然后利用高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器變成基帶信號；因此，基站在第t個(gè)時(shí)隙第n個(gè)子載波上的接收信號向量r_t,n總共N_a個(gè)接收信號中只有N_r個(gè)接收信號變成基帶信號；設(shè)采樣坐標(biāo)張量Ω為基站采樣索引(q,t,n)的集合，即表示r_t,n的第q個(gè)元素被采樣到某個(gè)RF上然后變成基帶信號；設(shè)為基帶信號采樣張量，滿足下述映射關(guān)系：

將該映射表示為每一列只有N_r個(gè)非零的基帶信號，因此為不完整的基帶信號采樣張量。