一种宽带mmWaveMIMO-OFDM系统波束空间信道估计方法技术方案

本发明专利技术提供了一种宽带mmWave MIMO

【技术实现步骤摘要】
一种宽带mmWave MIMO
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OFDM系统波束空间信道估计方法


[0001]本专利技术属于信号通信
，具体涉及一种宽带mmWave MIMO
‑
OFDM系统波束空间信道估计方法。

技术介绍

[0002]毫米波通信具有大带宽、高数据传输速率、强频谱扩展能力和抗干扰能力等优势成为5G中的一项极具潜力的关键技术，但在这种新的系统架构下，传统的信道估计方法面临众多挑战。透镜天线阵列能够把传统的空间信道转换到波束空间信道，且可以利用毫米波段波束空间信道的稀疏性，把波束空间信道估计转换为稀疏信号的重构问题。然而目前已经存在的波束空间信道估计算法大多只应用于窄带系统，而少数几个宽带波束空间信道估计算法仍然假定不同频率具有相同的支持向量。例如提出了正交匹配追踪(OMP)算法，该信道估计方案首先通过OMP算法独立地估计出宽带波束空间信道中某些频率上的支持向量，然后再将估计出的支持向量组合到其它所有频率上；提出了基于同步正交匹配追踪(SOMP)算法的宽带波束空间信道估计方案，它首先把宽带波束空间信道估计表达为具有相同支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带mmWave MIMO
‑
OFDM系统波束空间信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，建立基于透镜天线阵列的宽带mmWave MIMO
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OFDM系统模型；步骤2，在宽带mmWave MIMO
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OFDM系统模型中用户发送导频信号至基站，基站接收所有用户的所述导频信号，根据系统模型中的宽带波束空间信道向量、噪声向量、完整波束空间信道、每个用户的信号向量和透镜天线阵列预先定义的空间方向获得接收信号矩阵；步骤3，将信道估计问题构建为稀疏信号恢复问题，根据所述接收信号矩阵、透镜天线阵列预先定义的空间方向矩阵和噪声矩阵，采用高斯混合LAMP算法自适应地隐式求出不同频率下的支持向量，进而显式求出波束空间信道预估计值；联合深度残差学习网络消除信道预估计噪声；采用压缩感知方法计算进行稀疏重构的用户波束空间信道向量；步骤4，根据重构的所述用户波束空间信道向量，采用基于块稀疏支撑集检测的稀疏重构算法依次恢复单个用户波束空间信道向量，将所有用户的用户波束空间信道向量恢复完成后完成信道估计，获得估计信道矩阵。2.根据权利要求1所述的宽带mmWave MIMO
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OFDM系统波束空间信道估计方法，其特征在于：所述宽带mmWave MIMO
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OFDM系统具有M个子载波的宽带mmWave MIMO
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OFDM系统上行链路模型，其中基站端使用具有N根天线的透镜天线阵列以及N
RF
条射频链来服务于K个用户，同时适用于用户端多天线系统。3.根据权利要求2所述的宽带mmWave MIMO
‑
OFDM系统波束空间信道估计方法，其特征在于：所述宽带mmWave MIMO
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OFDM系统采用Saleh
‑
Valenzuela多径信道模型表征毫米波MIMO信道，则某用户在第m个子载波和基站天线之间维度大小为N
×
1的信道向量h
m
可被表示为式中L是路径数目，A
l
和τ
l
是第l条路径的复增益和延迟时间，γ(η
l,m
)表示天线阵列响应矩阵，它取决于天线排列的几何形状；天线排列采用均匀线性阵列(ULAs)，其响应矩阵可表示为式中η
l,m
是第l条路径中第m个子载波处的空间方向，其可以表示为式中是第m个子载波的频率(f
c
和f
B
分别是中心载波频率和系统带宽)，c是光速，d是天线之间的间隔，通常设置α
l
是物理方向；在单载波的窄
带mmWave系统中，一般有f
m
≈f
c
，即是和频率没有依赖关系的，然而在多载波的mmWave系统中，f
m
≠f
c
，即η
l,m
是和子载波频率相关的。基于透镜天线阵列的mmWave系统中，通过透镜天线阵列能够把传统的空间信道转换成波束空间信道，透镜天线阵列相当于一个维度为N
×
N的空间离散傅里叶变换(DFT)矩阵U，对于ULAs，该矩阵U可以表示为式中是透镜天线阵列预先定义的空间方向。由式(2
‑
1)和式(2
‑
4)，用户端和基站端的维度大小为N
×
1的宽带波束空间信道向量可以表示为式...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱春华，纪勤文，郭歆莹，杨靖雅，李培，王丽红，刘浩，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：