[发明专利]大规模MIMO高速移动场景下角度域信道追踪方法

说明书

本发明公开了大规模MIMO高速移动场景下角度域信道追踪方法，包括以下步骤：获取初始信道状态信息；获取用户位置；获取角度相关时间；用户分组与导频复用：根据用户的活跃波束集进行分组，分组的方法为同一组内的任意两个用户的活跃波束集的交集为空集，为不同的组分配正交导频序列，同一组内用户复用同一导频；角度域信道追踪：对信道进行离散傅里叶变换并追踪用户最强波束的波束增益，利用相邻时刻的时间相关性建立相邻时间间隔内信道追踪的状态空间，构建角度域信道状态空间，对当前时刻信道增益进行预测或修正，实现角度域信道追踪。本发明可以有效降低导频发送次数和导频序列长度，从而减小导频开销。有效降低信道训练的计算复杂度。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及无线通信中的信道估计技术，为一种用户高速移动场景下的角度域信道追踪方法，尤其涉及大规模MIMO高速移动场景下角度域信道追踪方法。

背景技术

在高铁无线通信中，列车时速高达300公里/小时。信道呈现快速时变特性。传统的信道训练方法难以有效获取信道状态信息。“T.Li,X.Wang,P.Fan and T.Riihonen,``Position-Aided Large-Scale MIMO Channel Estimation for High-Speed RailwayCommunication Systems,”in IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.66,no.10,pp.8964-8978,Oct.2017.”，“X.Chen, J.Lu,T.Li,P.Fan and K.B.Letaief,``Directivity-Beamwidth Tradeoff of Massive MIMO Uplink Beamforming for HighSpeed Train Communication,”in IEEE Access,vol.5,pp.5936-5946, 2017.”。信道追踪技术是一种用于高速移动场景中的信道训练技术。通过利用高铁通信中的固有特性，如运动轨迹固定，速度可预测，获取瞬时信道状态信息。“Cheng,M.,Fang,X. ``High-speedrailway channel measurements and characterizations:a review,”J.of ModernTransp., vol.20,no.4,pp.199-205,2012.”，“T.Zhou,C.Tao,L.Liu,H.Wen and N.Zhang,``Virtual SIMO Measurement-Based Angular Characterization in High-SpeedRailway Scenarios,”2017IEEE 85th Vehicular Technology Conference(VTC Spring),Sydney,NSW,2017,pp.1-5.”。

文献“C.Zhang,J.Zhang,Y.Huang and L.Yang,``Location-aided channeltracking and downlink transmission for HST massive MIMO systems,”in IETCommunications,vol.11,no.13, pp.2082-2088,9 7 2017.”针对大规模MIMO高铁无线通信场景提出了一种基于卡尔曼滤波的信道追踪方案。该方案利用信道的时间相关性和位置信息，构建卡尔曼方程，从而预测和修正信道状态信息。文献“T.Li,X.Wang,P.Fan andT.Riihonen,``Position-Aided Large-Scale MIMO Channel Estimation for High-Speed Railway Communication Systems,”in IEEE Transactions on VehicularTechnology,vol.66,no.10,pp.8964-8978,Oct.2017.”针对大规模 MIMO高铁通信场景提出一种位置信息辅助的信道追踪方案。该方案使用部分发送天线发送导频信号，并结合天线空时相关性重构天线阵列的信道状态信息。