MIMO系统的信道估计方法及装置、基站制造方法及图纸

MIMO系统的信道估计方法及装置、基站，所述方法包括：基于接收信号矩阵和对应的训练序列，采用最小二乘法计算得到发射端离开中心角/接收端到达中心角；基于所述计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角、接收信号矩阵、对应的训练序列、预设的噪声功率、预设的最大角度扩展值，计算得到对应的预估角度扩展值；基于接收信号矩阵、所述训练序列、计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角和所述预估角度扩展值，采用斯莱皮恩扩展计算得到对应的信道矩阵。上述的方案，可以提高MIMO系统的信道估计的准确性。

【技术实现步骤摘要】
MIMO系统的信道估计方法及装置、基站
本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种MIMO系统的信道估计方法及装置、基站。
技术介绍
正交频分复用(OFDM)信号，在高速通信系统中倍受青睐，由于其具有较高的频带利用率，能有效抵抗多径衰落的时域扩散，克服符号间的干扰，被广泛应用于有线和无线通信中。据研究表明，多输入多输出(MIMO，Multiple-InputMultiple-Output)可以显著增加系统容量。但是在宽带频选信道中，MIMO系统需要复杂的信道均衡技术以消除符号间的干扰。为此，将OFDM技术应用于MIMO系统中，可以显著提高传输性能。因此，在应用OFDM技术的MIMO系统中，需要了解每对发送、接收信道的频率响应才能准确地进行数据恢复。现有技术中，在基站中配备有在空间中密集分布的天线均匀线性阵列(UniformLinearArray，ULA)的MIMO系统中，一般采用最小均方误差(MinimumMeanSquareError，MMSE)实现高精度的信道估计。但是，采用MMSE进行MIMO系统的信道估计，需要首先得到对应的协方差矩阵或者在协方差矩阵未知的情况下采用最小二乘(LeastSquare，LS)进行信道估计，存在着信道估计准确性低的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的是如何提高MIMO系统的信道估计的效率。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种MIMO系统的信道估计方法，所述方法，包括：基于接收信号矩阵和对应的训练序列，采用最小二乘法计算得到发射端离开中心角/接收端到达中心角；基于所述计算得到的中心到达角或者中心发射角、接收信号矩阵、对应的训练序列、预设的噪声功率、预设的最大角度扩展值，计算得到对应的预估角度扩展值；基于接收信号矩阵、所述训练序列、计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角和所述预估角度扩展值，采用斯莱皮恩扩展计算得到对应的信道矩阵。可选地，所述基于接收信号矩阵和对应的训练序列，采用最小二乘法计算得到发射端离开中心角/接收端到达中心角，包括：根据所述接收信号矩阵和所述训练序列，计算得到所述信道矩阵的最小二乘估计值；基于所述信道矩阵的最小二乘估计值，计算得到对应的散射函数；在预设角度的预设范围内，计算得到所述散射函数的模值的最大值，作为所述发射端离开中心角/接收端到达中心角。可选地，所述根据所述接收信号矩阵和所述训练序列，计算得到所述信道矩阵的最小二乘估计值，包括：其中，表示所述信道矩阵的最小二乘估计值，Y表示所述接收信号矩阵，s表示所述训练序列。可选地，所述基于所述信道矩阵的最小二乘估计值，计算得到对应的散射函数，包括：其中，表示所述散射函数，M表示所述MIMO系统中基站的ULA中的天线数量，θ表示所述预设角度。可选地，所述在预设角度的预设范围内，计算得到所述散射函数的模值的最大值，作为所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，包括：其中，表示所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，表示模值的最大值。可选地，所述基于所述计算得到的中心到达角/中心发射角、接收信号矩阵、对应的训练序列、预设的噪声功率、预设的最大角度扩展值，计算得到对应的预估角度扩展值，包括：采用所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，构建对应的方形对角矩阵；将预设的角度扩展参数的值设置为所述最大角度扩展值，计算得到近似信号空间维度；将所述角度扩展参数设置为所述最大角度扩展值，构建对应的斯莱皮恩扩展矩阵；对所述斯莱皮恩扩展矩阵进行特征分解，得到对角元素为有序特征值的对角矩阵和包括相关特征向量的酉矩阵；基于所述对角矩阵的有序特征值和所述酉矩阵的相关特征向量，构建对应的近似斯莱皮恩扩展矩阵；采用所述方形对角矩阵、所述近似斯莱皮恩扩展矩阵、预设的噪音功率和M*M的单位矩阵，计算得到所述信道矩阵的第一估计值；基于计算得到的所述信道矩阵的第一估计值，计算得到对应的散射函数；基于计算得到的散射函数和所述发射端离开中心角或接收端到达中心角，确定对应的轴移散射函数；基于所确定的轴移散射函数，计算得到所述散射函数的最大值；基于所述散射函数和所述轴移散射函数的最大值，计算得到所述预设角度的最大值和最小值；基于所述预设角度的最大值和最小值，计算得到所述预估角度扩展值。可选地，所述采用所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，构建对应的方形对角矩阵，包括：其中，表示所述方形对角矩阵，j表示旋转因子。可选地，所述将预设的角度扩展参数的值设置为所述最大角度扩展值，计算得到近似信号空间维度，包括：其中，D表示近似信号空间维度，δ表示所述角度扩展参数，l为预设的经验值，Z+表示正整数集。可选地，所述将所述角度扩展参数设置为所述最大角度扩展值，构建对应的斯莱皮恩扩展矩阵，包括：其中，C表示所述斯莱皮恩扩展矩阵，[C]p,q表示所述第p根天线和第q根天线之间的斯莱皮恩扩展系数，p表示所述ULA中的第p根天线，q表示所述ULA中的第q根天线。可选地，所述对所述斯莱皮恩扩展矩阵进行特征分解，得到对角元素为有序特征值的对角矩阵和包括相关特征向量的酉矩阵，包括：C＝UΛUH；其中，U表示所述包括相关特征向量λ0～λM-1的酉矩阵，且λ0≥λ1≥...≥λM-1，UH表示所述酉矩阵的共轭转置矩阵，Λ表示所述对角元素为有序特征值μ0～μM-1的方形对角矩阵。可选地，所述基于所述对角矩阵的有序特征值和所述酉矩阵的相关特征向量，构建对应的近似斯莱皮恩扩展矩阵，包括：其中，表示所述近似斯莱皮恩扩展矩阵，λi表示第i个相关特征向量，μi表示第i个有序特征值，μiH表示第i个有序特征值的共轭转置矩阵，且i取0～D-1的整数。可选地，所述采用所述方形对角矩阵、所述近似斯莱皮恩扩展矩阵、预设的噪音功率和M*M的单位矩阵，计算得到所述信道矩阵的第一估计值，包括：其中，表示第n个接收天线的信道估计参数，表示预设的噪音功率值。可选地，所述基于计算得到的所述信道矩阵的第一估计值，计算得到对应的散射函数，包括：其中，表示所述散射函数，表示所述信道矩阵的第一估计值。可选地，所述基于计算得到的散射函数和所述发射端离开中心角或接收端到达中心角，确定对应的轴移散射函数，包括：其中，表示所述轴移散射函数。可选地，所述基于所确定的轴移散射函数，计算得到所述散射函数的最大值，包括：其中，表示所述散射函数的最大值，max(.)表示取最大值运算。可选地，所述基于所述散射函数和所述轴移散射函数的最大值，计算得到所述预设角度的最大值和最小值，包括：其中，θmin表示所述预设角度的最小值，θmax表示所述预设角度的最小值，max{.}表示取最大值运算，min{.}表示取最小值运算。可选地，所述基于所述预设角度的最大值和最小值，计算得到所述预估角度扩展值，包括：其中，表示所述预估角度扩展值。可选地，所述基于接收信号矩阵、所述训练序列、计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角和所述预估角度扩展值，采用斯莱皮恩扩展计算得到对应的信道矩阵，包括：采用所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，构建对应的方形对角矩阵；将预设的角度扩展参数的值设置为所述预估角度扩展值，计算得到近似信号空间维度；将所述角度扩展参数设置为所述预估角度扩展值，构建对应的斯莱皮恩扩展矩阵；对所述斯莱皮恩扩展矩阵进行特征分解，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，包括：基于接收信号矩阵和对应的训练序列，采用最小二乘法计算得到发射端离开中心角/接收端到达中心角；基于所述计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角、接收信号矩阵、对应的训练序列、预设的噪声功率、预设的最大角度扩展值，计算得到对应的预估角度扩展值；基于接收信号矩阵、所述训练序列、计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角和所述预估角度扩展值，采用斯莱皮恩扩展计算得到对应的信道矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，包括：基于接收信号矩阵和对应的训练序列，采用最小二乘法计算得到发射端离开中心角/接收端到达中心角；基于所述计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角、接收信号矩阵、对应的训练序列、预设的噪声功率、预设的最大角度扩展值，计算得到对应的预估角度扩展值；基于接收信号矩阵、所述训练序列、计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角和所述预估角度扩展值，采用斯莱皮恩扩展计算得到对应的信道矩阵。2.根据权利要求1所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于接收信号矩阵和对应的训练序列，采用最小二乘法计算得到发射端离开中心角/接收端到达中心角，包括：根据所述接收信号矩阵和所述训练序列，计算得到所述信道矩阵的最小二乘估计值；基于所述信道矩阵的最小二乘估计值，计算得到对应的散射函数；在预设角度的预设范围内，计算得到所述散射函数的模值的最大值，作为所述发射端离开中心角/接收端到达中心角。3.根据权利要求2所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述根据所述接收信号矩阵和所述训练序列，计算得到所述信道矩阵的最小二乘估计值，包括：其中，表示所述信道矩阵的最小二乘估计值，Y表示所述接收信号矩阵，s表示所述训练序列。4.根据权利要求3所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于所述信道矩阵的最小二乘估计值，计算得到对应的散射函数，包括：θ∈[-0.5,0.5].；其中，表示所述散射函数，M表示所述MIMO系统中基站的ULA中的天线数量，θ表示所述预设角度。5.根据权利要求4所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述在预设角度的预设范围内，计算得到所述散射函数的模值的最大值，作为所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，包括：θ∈[-0.5,0.5].；其中，表示所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，表示模值的最大值。6.根据权利要求1所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于所述计算得到的中心到达角/中心发射角、接收信号矩阵、对应的训练序列、预设的噪声功率、预设的最大角度扩展值，计算得到对应的预估角度扩展值，包括：采用所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，构建对应的方形对角矩阵；将预设的角度扩展参数的值设置为所述最大角度扩展值，计算得到近似信号空间维度；将所述角度扩展参数设置为所述最大角度扩展值，构建对应的斯莱皮恩扩展矩阵；对所述斯莱皮恩扩展矩阵进行特征分解，得到对角元素为有序特征值的对角矩阵和包括相关特征向量的酉矩阵；基于所述对角矩阵的有序特征值和所述酉矩阵的相关特征向量，构建对应的近似斯莱皮恩扩展矩阵；采用所述方形对角矩阵、所述近似斯莱皮恩扩展矩阵、预设的噪音功率和M*M的单位矩阵，计算得到所述信道矩阵的第一估计值；基于计算得到的所述信道矩阵的第一估计值，计算得到对应的散射函数；基于计算得到的散射函数和所述发射端离开中心角或接收端到达中心角，确定对应的轴移散射函数；基于所确定的轴移散射函数，计算得到所述散射函数的最大值；基于所述散射函数和所述轴移散射函数的最大值，计算得到所述预设角度的最大值和最小值；基于所述预设角度的最大值和最小值，计算得到所述预估角度扩展值。7.根据权利要求6所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述采用所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，构建对应的方形对角矩阵，包括：m＝0，...，M-1.；其中，表示所述方形对角矩阵，j表示旋转因子。8.根据权利要求7所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述将预设的角度扩展参数的值设置为所述最大角度扩展值，计算得到近似信号空间维度，包括：l∈Z+；其中，D表示近似信号空间维度，δ表示所述角度扩展参数，l为预设的经验值，Z+表示正整数集。9.根据权利要求8所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述将所述角度扩展参数设置为所述最大角度扩展值，构建对应的斯莱皮恩扩展矩阵，包括：p，q＝0，...，M-1.；其中，C表示所述斯莱皮恩扩展矩阵，[C]p,q表示第p根天线和第q根天线之间的斯莱皮恩扩展系数，p表示ULA中的第p根天线，q表示所述ULA中的第q根天线。10.根据权利要求9所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述对所述斯莱皮恩扩展矩阵进行特征分解，得到对角元素为有序特征值的对角矩阵和包括相关特征向量的酉矩阵，包括：C＝UΛUH；其中，U表示所述包括相关特征向量λ0～λM-1的酉矩阵，且λ0≥λ1≥...≥λM-1，UH表示所述酉矩阵的共轭转置矩阵，Λ表示所述对角元素为有序特征值μ0～μM-1的方形对角矩阵。11.根据权利要求10所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于所述对角矩阵的有序特征值和所述酉矩阵的相关特征向量，构建对应的近似斯莱皮恩扩展矩阵，包括：其中，表示所述近似斯莱皮恩扩展矩阵，λi表示第i个相关特征向量，μi表示第i个有序特征值，μiH表示第i个有序特征值的共轭转置矩阵，且i取0～D-1的整数。12.根据权利要求11所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述采用所述方形对角矩阵、所述近似斯莱皮恩扩展矩阵、预设的噪音功率和M*M的单位矩阵，计算得到所述信道矩阵的第一估计值，包括：其中，表示第n个接收天线的信道估计参数，表示预设的噪音功率值。13.根据权利要求12所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于计算得到的所述信道矩阵的第一估计值，计算得到对应的散射函数，包括：θ∈[-0.5,0.5].；其中，表示所述散射函数，表示所述信道矩阵的第一估计值。14.根据权利要求13所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于计算得到的散射函数和所述发射端离开中心角或接收端到达中心角，确定对应的轴移散射函数，包括：其中，表示所述轴移散射函数。15.根据权利要求14所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于所确定的轴移散射函数，计算得到所述散射函数的最大值，包括：其中，表示所述散射函数的最大值，max(.)表示取最大值运算。16.根据权利要求15所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于所述散射函数和所述轴移散射函数的最大值，计算得到所述预设角度的最大值和最小值，包括：其中，θmin表示所述预设角度的最小值，θmax表示所述预设角度的最小值，max{.}表示取最大值运算，min{.}表示取最小值运算。17.根据权利要求15所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于所述预设角度的最大值和最小值，计算得到所述预估角度扩展值，包括：其中，表示所述预估角度扩展值。18.根据权利要求1所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于接收信号矩阵、所述训练序列、计算得到的发射端离开中心角/接收端到达中心角和所述预估角度扩展值，采用斯莱皮恩扩展计算得到对应的信道矩阵，包括：采用所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，构建对应的方形对角矩阵；将预设的角度扩展参数的值设置为所述预估角度扩展值，计算得到近似信号空间维度；将所述角度扩展参数设置为所述预估角度扩展值，构建对应的斯莱皮恩扩展矩阵；对所述斯莱皮恩扩展矩阵进行特征分解，得到对角元素为有序特征值的对角矩阵和包括相关特征向量的酉矩阵；基于所述对角矩阵的有序特征值和所述酉矩阵的相关特征向量，构建对应的近似斯莱皮恩扩展矩阵；采用所述方形对角矩阵、所述近似斯莱皮恩扩展矩阵、预设的噪音功率和M*M的单位矩阵，计算得到所述信道矩阵。19.根据权利要求18所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述采用所述发射端离开中心角/接收端到达中心角，构建对应的方形对角矩阵，包括：m＝0，...，M-1.；其中，表示所述方形对角矩阵，j表示旋转因子。20.根据权利要求19所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述将预设的角度扩展参数的值设置为所述预估角度扩展值，计算得到近似信号空间维度，包括：l∈Z+；其中，D表示近似信号空间维度，δ表示所述角度扩展参数，l为预设的经验值，Z+表示正整数集。21.根据权利要求20所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述将所述角度扩展参数设置为所述预估角度扩展值，构建对应的斯莱皮恩扩展矩阵，包括：p，q＝0，...，M-1.；其中，C表示所述斯莱皮恩扩展矩阵，[C]p,q表示第p根天线和第q根天线之间的斯莱皮恩扩展系数，p表示ULA中的第p根天线，q表示所述ULA中的第q根天线。22.根据权利要求21所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述对所述斯莱皮恩扩展矩阵进行特征分解，得到对角元素为有序特征值的对角矩阵和包括相关特征向量的酉矩阵，包括：C＝UΛUH；其中，U表示所述包括相关特征向量λ0～λM-1的酉矩阵，且λ0≥λ1≥...≥λM-1，UH表示所述酉矩阵的共轭转置矩阵，Λ表示所述对角元素为有序特征值μ0～μM-1的方形对角矩阵。23.根据权利要求22所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述基于所述对角矩阵的有序特征值和所述酉矩阵的相关特征向量，构建对应的近似斯莱皮恩扩展矩阵，包括：其中，表示所述近似斯莱皮恩扩展矩阵，λi表示第i个相关特征向量，μi表示第i个有序特征值，μiH表示第i个有序特征值的共轭转置矩阵，且i取0～D-1的整数。24.根据权利要求23所述的MIMO系统的信道估计方法，其特征在于，所述采用所述方形对角矩阵、所述近似斯莱皮恩扩展矩阵、预设的噪音功率和M*M的单位矩阵，计算得到所述信道矩阵，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晋辉，曲鑫，
申请(专利权)人：北京展讯高科通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11