一种低复杂度的太赫兹MIMO-OFDM信道估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低复杂度的太赫兹MIMO

【技术实现步骤摘要】
一种低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法及装置


[0001]本专利技术涉及的
是无线通信
，尤其涉及一种低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法及装置。

技术介绍

[0002]太赫兹波段，太赫兹通信有望成为第六代移动通信的关键技术。为实现太赫兹通信，对太赫兹无线传播信道的研究必不可少，太赫兹频段是高频通信的候选频段，能够很好的应对当前无线通信系统所面临的问题，而且太赫兹频段比毫米波频段具有更大的潜力。首先，太赫兹的带宽为0.1～10THz，比毫米波的带宽高出一个数量级，可以提供太比特每秒级别数据传输速率的支持。其次，由于减小天线孔径，太赫兹比毫米波具有更高的方向性，更不容易发生自由空间衍射。最后，太赫兹频段下收发机之间的距离要比毫米波频段中的距离短得多，这也将会减少电力消耗。
[0003]目前，6G网络将使用太赫兹频段作为无线信号的传输通道解决5G频谱资源逐渐不足的情况，因此研究太赫兹信道估计具有非常重要的意义。信道估计是在特定的通信场景情况下对无线信号从输出端到接收端之间经历的信道损失映射关系进行建模。目前的信道估计技术要么利用波束空间域的信道稀疏性，要么利用天线域的低秩性，本专利技术中的OMP算法是一种计算效率很高的迭代算法，它利用了空间域的信道稀疏特性，而VAMP算法也是利用了空间域的信道稀疏特性，是一种向量近似消息传递算法，此算法相比于OMP算法在低训练序列下，精度不高，且不太稳定。而TSSR算法是一种联合稀疏与低秩结构进行信道估计的算法，该算法相比于OMP算法计算复杂，精度不高。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有信道估计方法精度不高，且不太稳定、计算复杂的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供了一种低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法，包括：
[0009]在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成；
[0010]利用循环前缀
‑
正交频分复用的低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法将信道划分为多个正交子信道，产生子载波，使每个子载波为每个子阵列携带一个数据符号，从而形成一个长度为K的数据符号流；
[0011]将太赫兹MIMO
‑
OFDM系统信道信息用矩阵的形式表示；
[0012]利用正交匹配追踪算法对稀疏信号进行估计，得到信号估计参数值和信道估计值。
[0013]作为低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法的一种优选方案，其中：
[0014]所述在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成包括：实现混合波束形成的过程中，模拟波束形成只在每个子阵列的天线元素上进行，每个子阵列都由一个单一的射频链供电。
[0015]作为低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法的一种优选方案，其中：
[0016]所述在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成还包括：通过坐标的方式定义索引，具体的，在由Q＝M
×
N组成的子阵列天线结构中，定义第m行和第n列的子阵列的索引q＝(m
‑
1)N+n，其中，Q为子阵列的总数，M和N分别为子阵列的行数和列数，1≤m≤M，1≤n≤N；子阵列是由紧密排列的定向天线元素P＝X
×
Y组成，每一个天线元素连接到一个宽带太赫兹移相器，定义第x行和第y列的天线元素的索引T＝(x
‑
1)Y+y，其中，P为天线元素的总数，X和Y分别为天线元素的行数和列数，1≤x≤X，1≤y≤Y。
[0017]作为低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法的一种优选方案，其中：
[0018]所述在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成还包括：设定发射端坐标p(x1,y1,z1)，接收端坐标q(x2,y2,z2)，用欧拉角来描述局部坐标系相对于全局坐标系的方向，其中内在旋转是局部轴，外在旋转是全局轴。
[0019]作为低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法的一种优选方案，其中：
[0020]所述利用循环前缀
‑
正交频分复用的方法将信道划分为多个正交子信道，产生子载波包括：每个子载波k＝{0，1，2，....，K
‑
1}的信息承载符号向量s[k]＝[s1,s2,s3,...,s
Ns
]T
∈C
Ns
×1,由正交幅度调制的星座符号组成，若符号标准化，则其中P
s
是所有子载波的传输总功率；s[k]首先使用W
BB
[k]∈C
Q(t)
×
Ns
进行预编码，然后使用W
RF
∈C
Q(t)P(t)
×
Q(t)
进行模拟RF波束形成；若波束形成频率平坦，则数字基带信号表示为x[k]＝W
RF
W
BB
[k]s[k]，所述数据符号流的总数N
s
不超过射频链的总数Q；其中，k代表子载波的索引值，s[k]表示传出数据流，Ns代表传输数据的总数，E表示期望，E[s(k)s*(k)]是求符号的平均功率，K表示载波的总数，INs表示维度为Ns*Ns单位矩阵，W
BB
表示预编码矩阵，W
RF
表示射频矩阵。
[0021]作为低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法的一种优选方案，其中：
[0022]所述将太赫兹MIMO
‑
OFDM系统信道信息用矩阵的形式表示包括：设在一个平坦衰落的时不变信道条件下通信，整体的系统信道矩阵可以由如下表示：
[0023][0024]其中，H[k]表示信道的频域响应，矩阵中参数分别表示：发射天线与接收天线的路径增益，发射天线阵列导向矢量与接收天线阵列导向矢量，收发射天线的到达角与离开角向量。
[0025]作为低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法的一种优选方案，其中：
[0026]所述将太赫兹MIMO
‑
OFDM系统信道信息用矩阵的形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法，其特征在于，包括：在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成；利用循环前缀
‑
正交频分复用的方法将信道划分为多个正交子信道，产生子载波，使每个子载波为每个子阵列携带一个数据符号，从而形成一个长度为K的数据符号流；将太赫兹MIMO
‑
OFDM系统信道信息用矩阵的形式表示；利用正交匹配追踪算法对稀疏信号进行估计，得到信号估计参数值和信道估计值。2.如权利要求1所述的低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法，其特征在于，所述在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成包括：实现混合波束形成的过程中，模拟波束形成只在每个子阵列的天线元素上进行，每个子阵列都由一个单一的射频链供电。3.如权利要求1或2所述的低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法，其特征在于，所述在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成还包括：通过坐标的方式定义索引，具体的，在由Q＝M
×
N组成的子阵列天线结构中，定义第m行和第n列的子阵列的索引q＝(m
‑
1)N+n，其中，Q为子阵列的总数，M和N分别为子阵列的行数和列数，1≤m≤M，1≤n≤N；子阵列是由紧密排列的定向天线元素P＝X
×
Y组成，每一个天线元素连接到一个宽带太赫兹移相器，定义第x行和第y列的天线元素的索引T＝(x
‑
1)Y+y，其中，P为天线元素的总数，X和Y分别为天线元素的行数和列数，1≤x≤X，1≤y≤Y。4.如权利要求3所述的低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法，其特征在于，所述在太赫兹MIMO
‑
OFDM系统中采用子阵列天线结构进行混合波束形成还包括：设定发射端坐标p(x1,y1,z1)，接收端坐标q(x2,y2,z2)，用欧拉角来描述局部坐标系相对于全局坐标系的方向，其中内在旋转是局部轴，外在旋转是全局轴。5.如权利要求1或4所述的低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法，其特征在于，所述利用循环前缀
‑
正交频分复用的方法将信道划分为多个正交子信道，产生子载波包括：每个子载波k＝{0，1，2，....，K
‑
1}的信息承载符号向量s[k]＝[s1,s2,s3,...,s
Ns
]
T
∈C
Ns
×1,由正交幅度调制的星座符号组成，若符号标准化，则其中P
s
是所有子载波的传输总功率；s[k]首先使用W
BB
[k]∈C
Q(t)
×
Ns
进行预编码，然后使用W
RF
∈C
Q(t)P(t)
×
Q(t)
进行模拟RF波束形成；若波束形成频率平坦，则数字基带信号表示为x[k]＝W
RF
W
BB
[k]s[k]，所述数据符号流的总数N
s
不超过射频链的总数Q；其中，k代表子载波的索引值，s[k]表示传出数据流，Ns代表传输数据的总数，E表示期望，E[s(k)s*(k)]是求符号的平均功率，K表示载波的总数，INs表示维度为Ns*Ns单位矩阵，W
BB
表示预编码矩阵，W
RF
表示射频矩阵。6.如权利要求5所述的低复杂度的太赫兹MIMO
‑
OFDM信道估计方法，其特征在于，所述将太赫兹MIMO
‑
OFDM系统信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆，李义，李璘，聂晶，张坤，陈友坤，张林，姜继彬，聂刚，李康，王有军，莫刚，吴瑀，王昌龙，李世伟，侯永洪，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：