[发明专利]高低频混合组网系统的低频辅助信道估计方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体是高低频混合组网系统的低频辅助信道估计方法。本发明利用毫米波信道与微波信道的空间相关性，提出了一种利用低频段Sub‑6GHz空间信息来辅助毫米波信道估计的算法。首先建立Sub‑6GHz微波段信道模型和毫米波信道模型，并阐述了高低频系统空间相关性与低频空间信息可用的原因。接下来建立频率相关性信道，重新设计毫米波信道的发送端与接收端的字典矩阵，初步选择性能最好的毫米波信道方向。最后利用低频信息重新训练预编码与合成码本，降低算法复杂度，更准确的估计信道并减小归一化的误差。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及毫米波通信(millimeter-Wave(mmWave)communication),混合波束赋形，自适应信道估计，带外空间信息，多输入多输出技术(Multiple Input Multiple Output,MIMO)，具体的说是涉及高低频混合组网系统的低频辅助信道估计方法。

背景技术

现有毫米波系统中信道估计方案的主要思想是根据码本结构自适应地搜索每层码本，从而确定使接收信号达到最大的预编码矩阵与合成矩阵的索引值。由于码本与AoA(Angle of Arrive,到达角)和AoD(Angle of Departure,离开角)互相对应，因此可根据波束赋形矢量的索引确定AoA/AoD，从而完成信道估计。但是，由于毫米波通信链路与大规模天线阵列结合，混合波束赋形与基于分层码本的自适应信道估计会给带来很大开销。信道估计方案是在整个[0,2π]范围内，通过发送波束对来搜索使信道增益达到最大的AoA/AoD，这也增大了系统开销。另一方面，当信噪比较低时，基站通过发送波束对在整个[0,2π]范围内寻找用户，此时当实际通信距离较大且信噪比低等原因，基站发射的波束将无法覆盖到移动用户，从而造成用户无法接入。在这种情况下，采用一般的自适应信道估计算法的性能较差，会导致系统的预编码增益偏低。为了在低信噪比情况下提高信道估计的准确性，并实现波束赋形的有效覆盖从而获得高信道增益，本发明提出一种高低频混合组网系统的低频辅助信道估计法。

发明内容

本发明是为了辅助毫米波频段做信道估计，利用毫米波信道与微波信道的空间相关性，提出一种利用低频段Sub-6GHz空间信息来辅助毫米波信道估计的方法。

本发明的具体方法如下：

S1、建立Sub-6GHz微波段信道模型与毫米波信道模型，在Saleh-Valenzuela模型下，假设毫米波传播环境中有L_m个散射径，则毫米波信道矩阵H_m可以表示为

上式中，ρ_m表示毫米波段的平均路径损耗，表示第l_m条路径的复增益，路径幅度服从瑞利分布，即其中，表示平均功率增益。与分别表示第l_m条路径的离开角与到达角，均在[0,2π]中取值。与分别表示发送端与接收端的天线阵列响应矢量，收发天线均采用均匀线性阵列ULA。

同样地，在Saleh-Valenzuela模型下，假设Sub-6GHz传播环境中有L_s个散射径，且L_s>L_m，则Sub-6GHz信道矩阵H_s可以表示为：

上式中，ρ_s表示Sub-6GHz系统的平均路径损耗，表示第l_s条路径的复增益，路径幅度服从瑞利分布，即其中，表示平均功率增益。与分别表示第l_s条路径的离开角与到达角，均在[0,2π]中取值。与分别表示发送端与接收端的天线阵列响应矢量，收发天线均采用均匀线性阵列ULA。

因此，可将毫米波混合MIMO系统用户端的接收信号表示为：