[发明专利]多天线面板结构的毫米波MIMO信道估计方法

权利要求书

1.一种多天线面板结构的毫米波MIMO信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、构建采用部分连接结构的多天线面板的毫米波MIMO系统，系统包括基站发射端以及用户接收端；

S2、各天线面板分别在多个时隙内向所述用户接收端发射导频序列；

S3、所述用户接收端接收各天线面板在不同时隙下发送的信号对接收信号分块存储；

S4、所述用户接收端使用联合压缩感知算法对各天线面板的信道进行联合恢复；

S1具体包括如下步骤：

构建采用部分连接结构的多天线面板的毫米波MIMO系统，系统包括基站发射端以及用户接收端，所述基站发射端配有N_P个天线面板，每根射频链通过N_α个相位变换器与各天线面板相连，且各天线面板间存在物理间隔，所述用户接收端为单天线结构；

S2具体包括如下步骤：

将连续M个时隙定义为一个时间块T，在每个时间块T中，仅有一个天线面板向所述用户接收端发送导频序列{s_i:s_i＝1,i＝1,2,…M}，N_P个天线面板依次在N_P个时间块内向所述用户接收端发送导频；

S3包括如下步骤：

所述用户接收端在一个时间块T中的接收信号为则所述用户接收端在N_P个时间块内接收的信号为所述用户接收端将接收的信号y分块存储为

S3具体包括如下步骤：

S31、将用户接收端在第(i-1)×M+j个时隙内的接收信号表示为

y^((i-1)×M+j)＝h_i^Tf_js_j+n，

其中，y^((i-1)×M+j)为第(i-1)×M+j个时隙内的接收信号，为基站在第(i-1)×M+j个时隙内所使用的预编码矩阵，s_j＝1、为基站在第(i-1)×M+j个时隙内发送的导频，

其中，h_i为第i个天线面板与用户间的信道信息，α_l为第i个天线面板与用户间的第l个散射信道的信道增益，为第i个天线面板与第一个面板间的间隔，L为第i个天线面板与用户接收端间散射信道的数目，

其中，a(θ_l)为导向矢量，为单个天线面板内天线与天线之间的距离，n～CN(0，1)为复高斯加性噪声；

S32、基站发射端在任意时间块内所使用的预编码矩阵相同，则用户接收端在第i个时间块内的接收信号可以表示为

y_i^T＝h_i^TF+n^T，

其中，为第i个时间块内用户接收端的接收信号，为基站发射端在第i个时间块内所使用的预编码矩阵，为第i个时间块内的噪声矩阵；

S33、用户接收端在N_P个时间块内接收的信号为

用户接收端将接收信号y分块存储为

S34、根据用户接收端接收信号的存储形式，将N_P个时间块内的接收信号表示为

Y＝F^TH+N.

其中，为噪声矩阵；

S35、将第i个天线面板与用户接收端间信道向量h_i之间的关系表示为

h_i＝Aξ，

其中，A＝[a(θ₁) a(θ₂)…a(θ_L)]、为L个散射信道的导向矢量的合并矩阵，ξ＝[α₁ α₂…α_L]^T、为L个散射信道的信道增益的向量；

S36、综合上述步骤，N_P个时间块内的接收信号可重新表示为

Y＝F^TH+N＝F^TA_DZ+N；

S4包括如下步骤：

所述用户接收端使用所述基站发射端的预编码矩阵作为观测矩阵，角度码本作为稀疏基，利用不同天线面板的信道向量间存在相同的稀疏特性的特点，采用联合压缩感知算法对天线面板与用户接收端间的信道进行联合恢复；

所述联合压缩感知算法包括如下步骤：

首先，用户接收端分别对N_P个时间块内的接收信号y_i分别进行范数计算，以求得最优的接收信号y_i；

随后，通过对第i个时间块的信道信息进行估计，得出稀疏向量的非零索引，接着通过最小二乘法求得稀疏矩阵的非零值；

最后，利用角度量化码本对信道信息进行恢复。