一种波束空间信道估计方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种波束空间信道估计方法及装置，包括：基站端的多根天线接收单天线用户的导频信号；所述导频信号经透镜天线阵列转换为波束空间模拟信号；所述波束空间模拟信号经预设的开关选择网络进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路传输，得到具有测量维度的波束空间信道观测向量；将所述具有测量维度的波束空间信道观测向量输入预先构建的信道估计模型，由所述信道估计模型输出完整的波束空间信道向量

【技术实现步骤摘要】
一种波束空间信道估计方法及装置


[0001]本申请实施例涉及无线通信
，尤其涉及一种波束空间信道估计方法及装置
。

技术介绍

[0002]毫米波大规模
MIMO(Multiple
‑
Input Multiple
‑
Output)
系统通过增加天线数量和使用更高的频率，可以提高通信系统的性能
。
但是，与天线对应的射频链路随之增加，导致能量损耗与硬件开销大幅增加
。
通过使用透镜天线阵列，可将空间信道转换为稀疏的波束空间信道，通过波束选择网络选择出少量的主要波束，显著降低系统所需射频链路的数量，大大降低功耗和硬件成本
。
在数据传输阶段，波束选择以及数字预编码矩阵的设计需要获得准确的信道状态信息，所以需要对波束空间信道进行估计
。
由于射频链路数量有限，需要从低维的观测信号中恢复出完整的高维信道，如何选择有效且低功耗的波束选择网络，并进行波束空间信道估计是本领域所需解决的问题
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请实施例的目的在于提出一种波束空间信道估计方法及装置
。
[0004]基于上述目的，本申请实施例提供了一种波束空间信道估计方法，包括：
[0005]基站端的多根天线接收单天线用户的导频信号；
[0006]所述导频信号经透镜天线阵列转换为波束空间模拟信号；
[0007]所述波束空间模拟信号经预设的开关选择网络进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路传输，得到具有测量维度的波束空间信道观测向量；
[0008]将所述具有测量维度的波束空间信道观测向量输入预先构建的信道估计模型，由所述信道估计模型输出完整的波束空间信道向量
。
[0009]可选的，所述开关选择网络为
M
×
N
的测量矩阵，
M
为所述测量维度，
N
为天线数量，所述测量矩阵由0，1元素构成，0为开关断开，不对信号进行测量，1为开关闭合，接收信号并测量
。
[0010]可选的，所述测量矩阵的每列中随机取
f
个1，其余为0，各列中1的数量相同，其中，
f
为小于
M
的正整数
。
[0011]可选的，所述测量矩阵中随机取
f
×
N
个1，其余为0，各列中1的数量不同，各列中1的数量平均值为
f
，其中，
f
为小于
M
的正整数
。
[0012]可选的，所述射频链路上占用多个时隙传输所述波束空间信道观测向量，所述射频链路的数量小于测量维度，所述时隙的数量根据所述测量维度和所述射频链路的数量确定
。
[0013]可选的，所述波束空间模拟信号经预设的开关选择网络进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路传输，得到具有测量维度的波束空间信道观测向量，包括：
[0014]将所述开关选择网络划分为多个子矩阵，一个子矩阵对应一个时隙；
[0015]所述波束空间模拟信号经相应的子矩阵进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路的相应时隙传输，得到相应时隙上的波束空间信道观测向量；
[0016]由各时隙上的波束空间信道观测向量组合得到所述具有测量维度的波束空间信道观测向量
。
[0017]可选的，所述信道估计模型包括输入层
、
全连接层
、
三层的下采样层和自注意力机制的残差块
、
三层的上采样层和自注意力机制的残差块以及输出层；所述具有测量维度的波束空间信道观测向量经预处理后经输入层输入所述全连接层进行扩维处理，得到具有信道维度的波束空间信道观测向量，所述具有信道维度的波束空间信道观测向量经过三层的下采样层和自注意力机制的残差块提取高维度的信道信息，经过三层的上采样层和自注意力机制的残差块恢复出原始的波束空间信道信息，经输出层输出
。
[0018]可选的，对于同一层的下采样层和自注意力机制的残差块，该下采样层提取高维度的信道信息，扩展通道数量，扩展通道后的波束空间信道观测向量经该自注意力机制的残差块进行编码处理后，得到自注意力编码后的观测向量
。
[0019]可选的，每层的下采样层与相应层的上采样层跳跃连接
。
[0020]本申请实施例还提供一种波束空间信道估计装置，包括：
[0021]接收模块，用于利用基站端的多根天线接收单天线用户的导频信号；
[0022]转换模块，用于利用透镜天线阵列将接收的导频信号转换为波束空间模拟信号；
[0023]测量模块，用于利用预设的开关选择网络对所述波束空间模拟信号进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路传输，得到具有测量维度的波束空间信道观测向量；
[0024]估计模块，用于将所述具有测量维度的波束空间信道观测向量输入预先构建的信道估计模型，由所述信道估计模型输出完整的波束空间信道向量
。
[0025]从上面所述可以看出，本申请实施例提供的波束空间信道估计方法及装置，基站端的多根天线接收单天线用户的导频信号，导频信号经透镜天线阵列转换为波束空间模拟信号，波束空间模拟信号经预设的开关选择网络进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路传输，得到具有测量维度的波束空间信道观测向量，将具有测量维度的波束空间信道观测向量输入预先构建的信道估计模型，由信道估计模型输出完整的波束空间信道向量
。
本申请采用开关选择网络，能够减少硬件开销，降低系统复杂度，信道估计模型能够获得准确的波束空间信道估计结果，提高系统整体性能
。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0027]图1为本申请实施例的方法流程示意图；
[0028]图2为本申请实施例的信道估计流程示意图；
[0029]图3为本申请实施例的应用一种测量矩阵进行信道估计的流程示意图；
[0030]图4为本申请实施例的应用另一种测量矩阵进行信道估计的流程示意图；
[0031]图5为本申请实施例的信道估计模型示意图；
[0032]图6为本申请实施例的自注意力机制的残差块结构示意图；
[0033]图7为本申请实施例的方法与现有方案的误差性能比较结果示意图；
[0034]图8为本申请实施例的方法与现有方案的误码性能比较结果示意图；
[0035]图9为本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种波束空间信道估计方法，其特征在于，包括：基站端的多根天线接收单天线用户的导频信号；所述导频信号经透镜天线阵列转换为波束空间模拟信号；所述波束空间模拟信号经预设的开关选择网络进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路传输，得到具有测量维度的波束空间信道观测向量；将所述具有测量维度的波束空间信道观测向量输入预先构建的信道估计模型，由所述信道估计模型输出完整的波束空间信道向量
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开关选择网络为
M
×
N
的测量矩阵，
M
为所述测量维度，
N
为天线数量，所述测量矩阵由0，1元素构成，0为开关断开，不对信号进行测量，1为开关闭合，接收信号并测量
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测量矩阵的每列中随机取
f
个1，其余为0，各列中1的数量相同，其中，
f
为小于
M
的正整数
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测量矩阵中随机取
f
×
N
个1，其余为0，各列中1的数量不同，各列中1的数量平均值为
f
，其中，
f
为小于
M
的正整数
。5.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述射频链路上占用多个时隙传输所述波束空间信道观测向量，所述射频链路的数量小于测量维度，所述时隙的数量根据所述测量维度和所述射频链路的数量确定
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述波束空间模拟信号经预设的开关选择网络进行选择，选择测量的信号经模拟信号累加器累加后经射频链路传输，得到具有测量维度的波束空间信道观测向量，包括：将所述开关选择网...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛凯，董超，李祉熹，薛秋林，王浩，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：