大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法及装置，属于无线通信领域。所述方法包括：对用户设备进行初始上行信道估计，并对初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换，确定各用户设备的有效波束集；根据有效波束集对所述用户设备进行上行分组；接收经过上行分组后的各用户设备发送的第二训练信号，进行上行信道估计，得到所述用户设备的上行信道估计值。根据所述有效波束集对所述用户设备进行下行分组；向经过下行分组后的各组用户设备发送第三训练信号，并接收所述用户设备发送的反馈信号；恢复所述反馈信号，以获得所述用户设备的下行信道估计值。上述方法能够有效地减小开销，避免导频污染，提高估计精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法及装置。
技术介绍
随着第五代移动通信系统(5G)的研究快速发展，大规模多输入多输出天线系统(MassiveMultiple-InputMultiple-Output，简称MIMO)引起了学术界和工业界的广泛关注。MIMO技术已经被广泛应用于现有的通信标准之中，如LTE和WiFi，而大规模MIMO系统也因为其具有的众多优势而成为下一代蜂窝网络架构的物理层关键技术。理论上，大规模MIMO系统能够显著提升系统的能量效率和频谱效率、消除用户设备间干扰、简化信号处理复杂度以及增加链路的可靠性和鲁棒性。然而，大规模MIMO系统潜在优势的发挥依赖于信道状态信息(ChannelStateInformation，简称CSI)的精确获取。在实际应用场景中，用户设备和基站需要在训练周期内发送导频信号来获取上下行CSI。为了进行下行信道估计，基站可以在TDD模式下根据信道互易性利用上行信道估计值得到下行信道状态信息，或者在FDD模式下根据用户设备的反馈数据进行信道估计。根据传统正交训练机制，最佳训练序列的数量正比于发送天线的个数，这意味着大规模MIMO系统所需的正交导频将急剧增加。然而受限于较短的信道相干时间，非正交导频的应用变得不可避免，由此引入了大规模MIMO系统的主要问题——导频污染。在实际的大规模MIMOTDD系统中，信道估计都基于信道的互易性，并且充分利用了信道的统计特性。随着信道维数的增长，统计信息的获取难度和精度都不足以证明此类方法的合理性。此外，TDD系统的性能还受到其他不利因素的严重影响，例如上下行链路射频电路之间的校准误差会导致下行信道估计精度的下降；信道的互易性也被证实只在单小区内是鲁棒的。此外，随着终端天线数的增加，上行训练的开销也将变得十分庞大。而在FDD系统中，为了减小下行训练和反馈开销，现有的信道估计方式或者利用了信道的统计特性或者采取了闭环的训练结构。然而，信道估计的开销依然很大，有待进一步优化。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法及装置，能够有效地减小开销，避免导频污染，提高估计精度。第一方面，本专利技术提供一种大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法，所述方法包括：接收用户设备发送的第一训练信号，并对所述第一训练信号进行初始上行信道估计，以获得各用户设备的初始上行信道估计向量；对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换，并根据经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量，确定各用户设备的有效波束集，以使所述经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量中的非零项与有效波束一一对应；根据所述有效波束集对所述用户设备进行上行分组，以使同组内用户设备的有效波束集不重叠且同组内用户设备的有效波束集之间的距离大于或等于预设值；接收经过上行分组后的各用户设备发送的第二训练信号，并对所述第二训练信号进行上行信道估计，以获得所述用户设备的上信道估计值，所述同组内用户设备发送的第二训练信号相同。可选地，所述方法还包括：根据所述有效波束集将所述用户设备分为多个小组，以使各小组内用户设备的有效波束集相同；根据有效波束集对所述各小组进行下行分组，以使下行分组个数小于上行分组个数，并且经过下行分组后的同组内各小组的有效波束集不重叠，同组内各小组的有效波束集之间的距离大于或等于所述预设值。向经过下行分组后的各组用户设备发送第三训练信号，并接收所述用户设备发送的反馈信号，所述反馈信号为第三训练信号经过下行信道估计后的估计值；恢复所述反馈信号，以获得所述用户设备的下行信道估计值。可选地，所述恢复所述反馈信号，得到所述用户设备的下行信道估计值，具体包括：对所述反馈信号进行反快速傅里叶变换；对经过反快速傅里叶变换的反馈信号进行逆相位旋转，以获得所述用户设备的下行信道估计值。可选地，在所述对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换之前，所述方法还包括：对所述用户设备的初始上行信道估计向量进行相位旋转，得到经过相位旋转后的初始上行信道估计向量；相应地，所述对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换，具体包括：对所述经过相位旋转后的初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换。可选地，在所述根据经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量，确定各用户设备的有效波束集之后，所述方法还包括：根据所述有效波束集，采用空间正交基展开模型参数化所述用户设备的信道，以降低所述用户设备信道的有效维数；相应地，所述根据所述有效波束集对所述用户设备进行上行分组，具体包括：根据所述有效波束集对参数化后的用户设备进行上行分组。第二方面，本专利技术提供一种大规模多输入多输出天线系统的信道估计装置，所述装置包括：上行信道估计向量获取单元，接收用户设备发送的第一训练信号，并对所述第一训练信号进行初始上行信道估计，以获得各用户设备的初始上行信道估计向量；有效波束集确定单元，用于对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换，并根据经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量，确定各用户设备的有效波束集，以使所述经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量中的非零项与有效波束一一对应；上行分组单元，用于根据所述有效波束集对所述用户设备进行上行分组，以使同组内用户设备的有效波束集不重叠且同组内用户设备的有效波束集之间的距离大于或等于预设值；上行信道估计值获取单元，用于接收经过上行分组后的各用户设备发送的第二训练信号，并对所述第二训练信号进行上行信道估计，以获得所述用户设备的上信道估计值，所述同组内用户设备发送的第二训练信号相同。可选地，所述装置还包括：下行分组单元，用于根据所述有效波束集将所述用户设备分为多个小组，以使各小组内用户设备的有效波束集相同；根据有效波束集对所述各小组进行下行分组，以使下行分组个数小于上行分组个数，并且经过下行分组后的同组内各小组的有效波束集不重叠，同组内各小组的有效波束集之间的距离大于或等于所述预设值；反馈信号接收单元，用于向经过下行分组后的各组用户设备发送第三训练信号，并接收所述用户设备发送的反馈信号，所述反馈信号为第三训练信号经过下行信道估计后的估计值；下行信道估计值获取单元，用于恢复所述反馈信号，以获得所述用户设备的下行信道估计值。可选地，所述下行信道估计值获取单元，具体用于对所述反馈信号进行反快速傅里叶变换；对经过反快速傅里叶变换的反馈信号进行逆相位旋转，以获得所述用户设备的下行信道估计值。可选地，所述装置还包括：相位旋转单元，用于对所述用户设备的初始上行信道估计向量进行相位旋转，得到经过相位旋转后的初始上行信道估计向量；相应地，所述有效波束集确定单元，具体用于对所述经过相位旋转后的初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换。可选地，所述装置还包括：参数化处理单元，用于根据所述有效波束集，采用空间正交基展开模型参数化所述用户设备的信道，以降低所述用户设备信道的有效维数；相应地，所述上行分组单元，具体用于根据所述有效波束集对参数化后的用户设备进行上行分组。由上述技术方案可知，本专利技术的大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法及装置，通过根据用户设备的有效波束集对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法，其特征在于，所述方法包括：接收用户设备发送的第一训练信号，并对所述第一训练信号进行初始上行信道估计，以获得各用户设备的初始上行信道估计向量；对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换，并根据经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量，确定各用户设备的有效波束集，以使所述经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量中的非零项与有效波束一一对应；根据所述有效波束集对所述用户设备进行上行分组，以使同组内用户设备的有效波束集不重叠且同组内用户设备的有效波束集之间的距离大于或等于预设值；接收经过上行分组后的各用户设备发送的第二训练信号，并对所述第二训练信号进行上行信道估计，以获得所述用户设备的上行信道估计值，所述同组内用户设备发送的第二训练信号相同。

【技术特征摘要】
1.一种大规模多输入多输出天线系统的信道估计方法，其特征在于，所述方法包括：接收用户设备发送的第一训练信号，并对所述第一训练信号进行初始上行信道估计，以获得各用户设备的初始上行信道估计向量；对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换，并根据经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量，确定各用户设备的有效波束集，以使所述经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量中的非零项与有效波束一一对应；根据所述有效波束集对所述用户设备进行上行分组，以使同组内用户设备的有效波束集不重叠且同组内用户设备的有效波束集之间的距离大于或等于预设值；接收经过上行分组后的各用户设备发送的第二训练信号，并对所述第二训练信号进行上行信道估计，以获得所述用户设备的上行信道估计值，所述同组内用户设备发送的第二训练信号相同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述有效波束集将所述用户设备分为多个小组，以使各小组内用户设备的有效波束集相同；根据所述有效波束集对所述各小组进行下行分组，以使下行分组个数小于上行分组个数，并且经过下行分组后的同组内各小组的有效波束集不重叠，同组内各小组的有效波束集之间的距离大于或等于所述预设值。向经过下行分组后的各组用户设备发送第三训练信号，并接收所述用户设备发送的反馈信号，所述反馈信号为第三训练信号经过下行信道估计后的估计值；恢复所述反馈信号，以获得所述用户设备的下行信道估计值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述恢复所述反馈
\t信号，得到所述用户设备的下行信道估计值，具体包括：对所述反馈信号进行反快速傅里叶变换；对经过反快速傅里叶变换的反馈信号进行逆相位旋转，以获得所述用户设备的下行信道估计值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换之前，所述方法还包括：对所述用户设备的初始上行信道估计向量进行相位旋转，得到经过相位旋转后的初始上行信道估计向量；相应地，所述对所述初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换，具体包括：对所述经过相位旋转后的初始上行信道估计向量进行快速傅里叶变换。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据经过快速傅里叶变换的初始上行信道估计向量，确定各用户设备的有效波束集之后，所述方法还包括：根据所述有效波束集，采用空间正交基展开模型参数化所述用户设备的信道，以降低所述用户设备信道的有效维数；相应地，所述根据所述有效波束集对所述用户设备进行上行分组，具体包括：根据所述有效波束集对参数化后的用户...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞飞，谢宏祥，金石，
申请(专利权)人：清华大学，东南大学，
类型：发明
国别省市：北京;11