一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法技术

技术编号:22060326 阅读:40 留言:0更新日期:2019-09-07 17:50
本发明专利技术属于通信技术领域,具体涉及一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法。所述方法根据基站接收到的导频信号和已知的移动台发送的导频信号进行信道参数的估计;已知信道矩阵H[k]中包含了三个拥有范德蒙结构的参数:出发角度AoA、到达角度AoD、和时间延迟,根据毫米波信道的稀疏散射特性,将系统的信道估计问题可以被看做三维的线性谱估计问题,利用ANM的方法以无网格的方式高精度恢复出以上参数;并且利用参数之间的独立性,将三维的ANM信道估计问题分解为二维ANM和一维ANM的估计问题,以降低三维ANM信道估计的算法复杂度。

A Three-Dimensional Channel Parameter Estimation Method Based on Atomic Norm Minimization

【技术实现步骤摘要】
一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法
本专利技术属于通信
,具体涉及一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法。
技术介绍
毫米波通信是5G相关技术中的研究热点,毫米波通信工作在30-300GHz波段,拥有丰富的带宽资源和高速的数据传输速率。同时毫米波通信也带来了诸多挑战,首先高频段的毫米波通信在大气中的路径损耗极大,其次超高带宽的毫米波通信也造成了频率选择性衰落。为了解决这个问题,可以将毫米波与大规模MIMO(multipleinputmultipleoutput,MIMO)技术结合起来,使用大规模天线阵列的波束成形增益补偿路径损耗。而天线的尺寸与载波波长呈正比,所以毫米波的短波长利于发送端和接收端布置大规模天线阵列。为了克服频率选择性衰落,可以采用OFDM(orthogonalfrequencyselectivefading,OFDM)技术将宽带信道分成多个并行的平坦子信道。所以毫米波大规模MIMO-OFDM系统是5G无线通信的研究热点。波束成形技术可以为毫米波大规模MIMO-OFDM系统带来巨大的定向增益,然而波束成形技术需要根据信道状态信息来设计发射波束成形矢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法,其特征在于,所述方法用于毫米波大规模MIMO‑OFDM系统中基站与单个移动台之间的信道参数估计;所述毫米波大规模MIMO‑OFDM系统使用子载波来发送数据流;子载波对应的频率域的信道矩阵包括三个具有范德蒙结构的信道参数:出发角度AoA、到达角度AoD、和时间延迟;根据毫米波信道的稀疏散射特性,将所述毫米波大规模MIMO‑OFDM系统的信道参数估计看作三维的线性谱估计,利用原子范数最小化ANM的方法以无网格的方式高精度恢复出所述信道矩阵和信道矩阵的参数;其中,三维的ANM信道估计包括采用二维ANM估计出发角度、到达角度和信道矩阵;采用一维ANM的...

【技术特征摘要】
1.一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法,其特征在于,所述方法用于毫米波大规模MIMO-OFDM系统中基站与单个移动台之间的信道参数估计;所述毫米波大规模MIMO-OFDM系统使用子载波来发送数据流;子载波对应的频率域的信道矩阵包括三个具有范德蒙结构的信道参数:出发角度AoA、到达角度AoD、和时间延迟;根据毫米波信道的稀疏散射特性,将所述毫米波大规模MIMO-OFDM系统的信道参数估计看作三维的线性谱估计,利用原子范数最小化ANM的方法以无网格的方式高精度恢复出所述信道矩阵和信道矩阵的参数;其中,三维的ANM信道估计包括采用二维ANM估计出发角度、到达角度和信道矩阵;采用一维ANM的估计时间延迟和复增益,最后根据估计得到的出发角度、到达角度、时间延迟和复增益,获得完整的信道矩阵。2.根据权利要求1所述一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法,其特征在于,所述毫米波大规模MIMO-OFDM系统包括一个基站和多个移动台,所述基站和所述多个移动台的天线均采用均匀线性阵列;所述基站配置有NBS根发射天线和条射频链路,每个移动台配置有NMS根天线和条RF链路;所述基站和所述多个移动台采用混合模数预编码器。3.根据权利要求2所述一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法,其特征在于,采用二维ANM估计出发角度和到达角度,具体为:第k个子载波对应的频率域的信道矩阵为:其中,L为基站和移动台之间的信道所拥有的散射路径的条数;βl,k为信道复增益,αl是第l条路径上对应的复增益,l≤l≤L;j为虚数单位,τl为第l条路径上的时间延迟参数,fs是采样速率;K是子载波的总数,表示用于发送训练序列的子载波数目;φl∈[0,2π]和θl∈[0,2π]分别是第l条路径上的出发角度和到达角度,aMS(φl)和aBS(θl)分别对应移动台和基站的天线阵列响应矢量,(·)H表示对矩阵或向量进行共轭转置变化;对表示aMS(φl)向量进行共轭转置后的向量;其中,因为τl和出发角度及到达角度是相互独立的,在出发角度及到达角度的估计中将τl视为常数;建立矩阵形式原子集,将信道矩阵H[k]表示为原子集中几个原子线性组合的形式;给定矩阵形式的原子集为:其中,表示矩阵形式的原子集中的元素;基于矩阵形式原子集的信道矩阵H[k]的原子范数定义为:Inf{}表示H[k]的原子范数被最小化;是原子集中的元素,A()表示一种矩阵形式,括号内为矩阵的变量;当矩阵形式原子集中的原子接近真实的出发角度和到达角度时,信道矩阵H[k]的原子范数将达到最小值;假设信道矩阵H[k]中的φl与θl相互独立,且φl/θl对应的正弦值sin(φl)/sin(θl)满足充足的频率可分离条件,即:式子中,p,q均表示序号;NBS为基站中配置的发射天线数量,NMS为每个移动台配置的天线数量;满足充足的频率可分离条件的的分解是唯一的和稀疏的,即通过对信道矩阵H[k]的原子范数进行求解,获得组成H[k]的原子,即确定φl/θl。4.根据权利要求3所述一种基于原子范数最小化的三维信道参数估计方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:荆涛安茜雯范新霍炎
申请(专利权)人:北京交通大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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