一种均匀面阵毫米波大规模MIMO信道估计方法技术

一种均匀面阵毫米波大规模MIMO信道估计方法，包括构建系统及信道模型；接收端通过接收信号获取不完整的信道状态信息；根据信道矩阵低秩结构，将信道估计问题转换为带噪声的矩阵完整化问题，提出一种基于拟范数的迭代重加权最小二乘信道估计方法。本发明专利技术有效解决了该系统导频开销大的问题，并提高了信道估计性能，且适用于病态条件数目=700的高病态信道矩阵特殊环境中的信道估计，信道估计算法进行完整信道状态信息恢复。计算法进行完整信道状态信息恢复。计算法进行完整信道状态信息恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种均匀面阵毫米波大规模MIMO信道估计方法


[0001]本专利技术涉及通信系统领域，具体涉及一种均匀面阵毫米波大规模MIMO系统信道估计方法。

技术介绍

[0002]毫米波频段具有更大数量级的频谱资源，其带来更高系统吞吐量和大量空间自由度的同时，全向自由路径损耗及阴影衰落非常严重。通过在收发端配置大规模天线阵列，利用大规模MIMO(Multiple Input Multiple Output)和波束成形技术可以对损耗进行高定向补偿。然而，在均匀面阵毫米波大规模MIMO系统中，精准波束成形所需的信道参数成倍增加，完整信道状态信息(Channel State Information,CSI)的获取十分困难，诸如LS(Least Square)等传统信道估计算法不再适用。如何通过发射有限导频获得完整可靠的CSI成为现阶段信道估计急需解决的问题。
[0003]在已有研究中，一些学者利用离散傅里叶变换矩阵捕捉毫米波大规模MIMO信道在角度域的稀疏结构，采用正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)等压缩感知算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均匀面阵毫米波大规模MIMO信道估计方法，其特征在于：所述信道估计方法包括以下步骤：S1、构建系统模型及信道模型，发射端和接收端均采用均匀面阵UPA，包括俯仰角、方位角发射天线和导频序列P；S2、接收端通过接收信号Y判断出导频符号的位置矩阵Φ，并获取导频符号矩阵上的信道空间参数H
Φ
；S3、根据信道矩阵的低秩结构及信道空间参数H
Φ
，将信道估计问题转换为带噪声的矩阵完整化问题：阵完整化问题：其中，通过缩小Schatten
‑
p拟范数中的p因子来逼近秩函数：H为信道矩阵，为G的估计值；δ>0为噪声功率的界值；为Frobenius范数；S4、将步骤S3中公式(1)进一步表示为加权最小二乘问题：s.t.H
Φ
＝Φ(H+W)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中表示Kronecker积；H
vec
表示信道矩阵H的向量化；tr[
·
]为矩阵的迹，]为矩阵的迹，为块加权矩阵，W为加性高白噪声，下标L代表左加权，∈为平滑因子，∈＞0；S5、通过迭代进行完整信道状态信息恢复，具体步骤为：S51、进行信道矩阵H迭代：其中
°
为哈达玛积，*为共轭转置，n为迭代次数，初始值为0；S52、更新平滑因子∈：其中，为秩估计；为矩阵的奇异值；S53、更新加权矩阵W
L
：其中，U为对信道矩阵H进行奇异值分解的左奇异向量，对角矩阵
其中d＝min(N,M),D＝max(N,M)，σ
i
为矩阵H的奇异值；S54、重复S51到S53，直到其中，归一化均方误差NMSE作为性能评估指标，NMSE越小，性能越好；tol为设置的误差值；循环结束后获得的即为估计出的完整信道状态信息。2.根据权利要求1所述的一种均匀面阵毫米波大规模MIMO信道估计方法，其特征在于：所述步骤S1中，均匀面阵毫米波大规模MIMO系统为点对点通信系统，包括发射端天线总数目：N＝N1N2，接收端天线总数目：M＝M1M2，其中N1、N2分别表示垂直和水平方向发射天线的数量，M1、M2分别表示垂直和水平方向接收天线的数量。3.根据权利要求1所述的一种均匀面阵毫米波大规模MIMO信道估计方法，其特征在于：所述步骤S1中，假设系统内到达移动端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄学军，尹帅，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：