[發明專利]大規模MIMO波束時延多普勒域統計信道信息獲取方法

有效

• 申請號: 202210264919.6
• 申請日: 2022-03-17
• 公開（公告）號: CN114665932B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 盧安安;高西奇;陳衍;章宇軒
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04L25/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種大規模MIMO波束時延多普勒域統計信道信息獲取方法，所公開方法中涉及的波束時延多普勒域信道模型基于精細化采樣導向矢量矩陣，與傳統基于DFT矩陣的波束域信道模型相比更加接近于物理信道模型。本發明給出了大規模MIMO波束時延多普勒域先驗統計信道信息與后驗統計信道信息獲取方法，其中先驗統計信道信息的獲取方法包括基于導頻信號的先驗統計信道信息獲取方法和已知瞬時信道信息情況下的先驗統計信道信息獲取方法，后驗統計信道信息包括后驗信道均值和方差信息。本發明方法具有較低復雜度，能夠應用于實際大規模MIMO系統，為信道估計和魯棒預編碼傳輸方法提供支撐，具有較大的應用價值。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及大規模MIMO波束時延多普勒域統計信道信息獲取方法與系統。

背景技術

大規模多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Ouput)是5G無線通信網絡的關鍵技術之一。大規模MIMO通過在基站(BS，Base Station)使用大量天線，極大地提高系統容量，充分利用了空間維度資源。在大規模MIMO系統中，多用戶MIMO(MU-MIMO)在同一時間和頻率資源上的傳輸顯著增強。對于配備在基站側的天線陣列，均勻平面陣列(UPA，Uniform Plane Array)由于其緊湊的尺寸，在實際的大規模MIMO系統中得到了廣泛的應用。

對于大規模MIMO系統，文獻中一個常用的信道統計模型是基于離散傅里葉變換(DFT，Discrete Fourier Transform)矩陣的傳統波束域信道模型。然而傳統波束域信道模型會在相當程度上偏離實際物理信道模型。為此文獻中提出基于過采樣DFT矩陣的精細化波束域統計信道模型，通過精細采樣方向余弦，在天線尺寸有限時更加接近于物理信道模型，為解決天線尺寸受限下大規模MIMO對各種典型移動場景的普適性問題提供模型基礎。該模型還可以擴展到波束時延多普勒域，這也為信道估計帶來了性能增益。為了在大規模MIMO系統中獲得這些性能增益，需要提前知道信道模型中的統計參數。雖然波束時延多普勒域的統計參數非常重要，但在文獻中沒有提到估計這些參數的問題。

在文獻中，統計信道信息通常基于估計的瞬時信道信息獲得，或通過迭代估計瞬時和統計信息的期望最大化算法獲得。也有文獻直接獲得協方差矩陣，而不涉及瞬時信道狀態信息。對于大規模MIMO波束時延多普勒域信道模型，統計信道信息獲取問題變成了在波束時延多普勒域中獲得信道功率矩陣，該問題在文獻中尚未解決。在波束時延多普勒域信道模型中，由于可分辨多徑的數量有限，角度延遲域或波束域信道系數是稀疏的。當不存在噪聲時，所考慮的問題也可以被視為多測量向量(Multiple Measure Vectors，MMV)問題，這是一個經典的壓縮感知問題。M-FOCUSS(MMV focal Underdefined system solver)算法可用于解決該問題并獲得瞬時信道信息，然后用于計算統計信道信息。

然而，噪聲一直存在于無線通信系統中。此外，在所考慮的大規模MIMO中MMV問題的維數太高，M-FOCUSS方法的計算復雜度并不令人滿意，并且M-FOCUSS方法需要獲取瞬時信道信息。波束時延多普勒域統計信道信息也可用于改善實際大規模MIMO系統中瞬時信道信息的估計性能。因此，在估計瞬時信道信息之前，最好先獲得所考慮問題的統計信道信息。總之，我們需要一種低復雜度的新方法來估計波束時延多普勒域統計信道信息。

發明內容

技術問題：針對現有技術的不足，本發明目的在于提供大規模MIMO波束時延多普勒域統計信道信息獲取方法，能夠為大規模MIMO信道估計和魯棒預編碼傳輸方法提供支撐。

技術方案：為了達到上述目的，本發明提供一種大規模MIMO波束時延多普勒域統計信道信息獲取方法，包括波束時延多普勒域先驗統計信道信息獲取方法和波束時延多普勒域后驗統計信道信息獲取方法；所述波束時延多普勒域先驗統計信道信息獲取方法分為基于導頻信號的波束時延多普勒域先驗統計信息獲取方法和已知瞬時信道信息情況下的波束時延多普勒域先驗統計信息獲取方法；所述波束時延多普勒域后驗統計信道信息包括波束時延多普勒域后驗均值和波束時延多普勒域后驗方差。