一种多用户大规模MIMO信道估计方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种多用户大规模MIMO信道估计方法与装置，针对massive MIMO多用户通信场景。本发明专利技术装置包括用户接收信号模块、接收信号协方差矩阵平滑模块、用户到达角快速估计模块、波束成形技术估计信道增益模块以及信道状态信息矩阵重构模块。本发明专利技术方法使用快速信道协方差矩阵平滑技术和快速MUSIC谱搜索法对每个用户的每条散射路径的角度进行精确估计，同时保证了极低的复杂度，然后采用波束成形技术预估每条散射路径上的信道增益，最后对状态信息矩阵进行重构。本发明专利技术在信道满秩或者低秩情况下都具有十分优异的信道估计性能，超过现今最优MMSE信道估计器，尤其适用于当下5G通信场景对时延和传输速率有很高的要求。景对时延和传输速率有很高的要求。景对时延和传输速率有很高的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种多用户大规模MIMO信道估计方法与装置


[0001]本专利技术属于大规模天线多输入多输出(Massive multiple input multiple output,MIMO)
，具体涉及一种多用户大规模MIMO信道估计方法与装置。

技术介绍

[0002]大规模天线多输入多输出(MIMO)技术，即Massive MIMO技术，通过显著扩展覆盖区域和允许更多用户访问移动基站(mobile base-station，MBS)，是第五代无线通信系统中的一项关键性技术，它能够大量提升信道传输容量和速率，这对5G通信的三大主要应用场景来说是极为重要的。为顺利完成目标和基站之间的信息传递过程以及获取后续准确预编码设计，首要工作是估计信道状态信息(CSI，channel state information)。对于大部分具有超低时延要求的5G应用场景，信道估计的方法必须要求兼顾高精度和低时延特性。
[0003]传统的信道估计方法包括经典的最小二乘(Least Squares,LS)和最小均方误差(Minimum Mean Square Er本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多用户大规模多输入多输出MIMO信道估计装置，布置在基站端，其特征在于，所述装置包括：用户接收信号模块、接收信号协方差矩阵平滑模块、用户到达角快速估计模块、波束成形技术估计信道增益模块以及信道状态信息矩阵重构模块；所述用户接收信号模块利用用户之间发送导频信号的正交性，对基站接收到的总接收信号矩阵正交处理，获取单用户的接收信号向量，设用户i的接收信号向量为y
i
，i为正整数；所述接收信号协方差矩阵平滑模块采用空间平滑技术对接收信号向量y
i
进行采样重构，获得用户i的接收信号协方差矩阵R
yi
，矩阵R
yi
包含目标的到达角信息；所述用户到达角快速估计模块对矩阵R
yi
利用快速MUSIC谱估计方法分解获得信号子空间和噪声子空间，对目标的到达角度进行谱搜索，设得到包含目标用户i的所有多径的到达角度，设θ
i,j
为用户i的第j条多径的到达角；所述波束成形技术估计信道增益模块对每个用户的每个多径角度方向，采用波束成形技术计算信道增益；设用户i的第j条多径上的信道增益为g
i,j
；所述信道状态信息矩阵重构模块基于θ
i,j
和g
i,j
，借助信道模型重构用户i的信道状态信息h
i
；当所有用户的信道状态信息都被估计出来之后，将其进行合并获得基站端和所有用户之间的状态信息矩阵N
t
为用户数目。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的接收信号协方差矩阵平滑模块，首先确定平滑因子L，使用y
i
的第j到j+L-1个元素重构向量y
i
(j:j+L-1)，再由秩为1的向量y
i
(j:j+L-1)平滑，得到协方差矩阵R
yi
，如下：其中，N
r
为基站端天线数目，上角标H表示共轭转置。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的用户到达角快速估计模块，采用的快速MUSIC谱估计方法为：首先，对协方差矩阵R
yi
的行和列进行随机采样，采样数目均为s，s＝2*L，矩阵R
yi
的行和列数均为L，得到采样后的交叉矩阵H1＝R
yi
(I,J)，I和J分别表示采样的行和列的索引构成的集合；其次，对矩阵H1求伪逆得到矩阵H2，再对矩阵H2进行奇异值分解，获取信号子空间和噪声子空间，利用信号子空间和噪声子空间的正交性对目标的到达角度进行谱搜索。4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的信道状态信息矩阵重构模块重构用户i的信道状态信息h
i

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌，魏子平，许方敏，赵成林，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：