[发明专利]一种大规模MIMO毫米波信道估计的方法

说明书

技术领域

本发明涉及毫米波信道估计领域，特别涉及一种大规模MIMO毫米波信道估计的方法。

背景技术

由于高频段存在大量可用带宽，毫米波(mmWave)通信将在下一代无线通信系统占有重要地位。为了补偿mmWave信道的严重路径损耗，采用了大规模的多输入多输出(Massive-MIMO)将大型天线阵列封装成小形状因子，以获得大规模阵列所需的高预编码增益，在这种系统中，大量天线阵列使得全数字多输入多输出(MIMO)技术难以应用在每个天线的一个射频(RF)链上，因此，在硬件约束的mmWave系统中利用波束成形和空间复用增益的混合模拟数字预编码/组合已经成为了主流趋势，在大规模MIMO mmWave系统，如何准确估计对预编码器和组合器设计至关重要的信道状态信息(CSI)是一个具有挑战性的问题，并且，由于mmWaveMIMO中使用大天线阵列，为低频MIMO系统开发的经典信道估计技术已不再适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出一种大规模MIMO 毫米波信道估计的方法，实现如何降低传统信道估计算法的复杂度，解决在大规模MIMO mmWave系统中信道信息难以获取的问题。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实现的：

一种大规模MIMO毫米波信道估计的方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：根据分层码本分别定义预编码器的RF码本T_x和组合器的RF码本R_x；

步骤2：根据分层码本给定迭代值K，从T_x码本中选择预编码矩阵[F]_:,j， [F]_:,j是选择的T_x复合码字，并将码字发送到R_x；

步骤3：在R_x处利用[W]_:,i接受步骤2中的码字，[W]_:,i是选择的R_x复合码字，计算每个RF的接受序列[Y]_i,；，包括以下步骤：

a、建立信道模型，其具有N_BS根天线和N_RFRF链的基站BS与具有N_MS天线和N_RFRF链的用户端MS的单个信道通信；

b、信道估计问题的制定

假设N_d是数据流的数量，基带预编码矩阵是F_BB，RF预编码矩阵是F_RF，其条目满足其中 |[F_RF]_m,n|表示RF预编码矩阵的第(m,n)个元素的大小，BS处的预编码器是F，F＝F_RFF_BB，满足N_d代表数据流的数量，同理W＝W_RFW_BB，W是MS处的组合器，W_RF是RF的组合矩阵，W_BB是基带组合矩阵，是MS处的组合器；

假设是发送符号向量，使得E[ss^H]＝(P/N_d)I_Nd，其中I_Nd表示N_d×N_d个单位矩阵，P_S表示平均总发射功率，则MS观察到的接收信号为

其中H是表示BS和MS之间的N_BS×N_MS毫米波信道的矩阵，n是破坏接收信号的高斯噪声，n～N(0,σ²Ι)；

c、基于公式(1)得到以下测量信号模型：

其中，P表示平均总发射功率，S_I具有N_RF×L_s的大小，Ls为发射符号的长度，Z是白高斯噪声矩阵，然后去燥即省略Q，得出：

其中，[S]_m,:是在T_x处具有L_s的长度的第m个发射符号，[Y]_i,；是在R_x处的第i个RF链处的接收序列；

步骤4：由公式(17)求出Tx/Rx码字对所对应的功率：