[发明专利]一种新颖的多用户3D MIMO系统的信道估计方法

说明书

本发明公开一种新颖的多用户3D MIMO系统的信道估计方法，包括：利用波达方向与平面阵列天线的x轴和y轴的夹角进行建模，将3D MIMO信道投影到x轴和y轴上面；上行前导阶段给每个用户分配正交导频序列，获得每个用户投影到x轴和y轴的上的信道的成对的空间特征和最优旋转角；对获得的成对的空间特征进行分组，组内分配同一条导频信息，组间分配正交导频序列；前导阶段之后的第n个相干时间的组内通过第n‑1个相干时间的空间特征和最优旋转角进行信道估计，然后动态更新用户的空间特征和最优旋转角；重复组内信道估计方法获得小区内所有用户的空间特征和最优旋转角度，重构小区里所有用户的x轴和y轴的信道，通过Kronecker积生成3D MIMO信道。

技术领域

本发明属于5G信号的信号处理技术领域，具体为一种新颖的多用户3D MIMO系统的信道估计方法。

背景技术

近年来5G(5^th-Generation)技术的研究快速发展，其中大规模多输入多输出(Massive multiple-input multiple-output,Massive MIMO)在学术界和工业界均引起了很大的关注，而3D MIMO系统作为Massive MIMO的一个应用场景不仅可以利用大规模发射天线的空间自由度，而且可以在水平和垂直维度上调整发射波束方向，有助于提高第三维的空间分辨率，从而提高信号功率，减少小区间的干扰。为了获取这些潜在的优点收益，准确的获取基站和用户之间的信道状态信息(channel state information,CSI)变得尤为重要。

传统的信道估计方法有最小二乘(least squares,LS)方法、最小化均方误差(minimum mean-square-error,MMSE)方法等。LS方法的计算复杂度低使得得到了广泛的应用，但是需要使用正交导频并且没有考虑噪声的影响。MMSE方法考虑了噪声对信道的影响是对LS方法的改进，但是其需要获得信道的相关矩阵和接收噪声功率等先验知识，然而随着天线数的增加计算复杂度随之增大。利用3D MIMO系统的信道特性进行信道估计，提高信道估计的性能，降低计算复杂度和减少导频资源的开销等问题是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新颖的多用户3D MIMO系统的信道估计方法，实现降维、降低计算复杂度和提高信道估计性能的功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种新颖的多用户3D MIMO系统的信道估计方法，包括：

进行3D MIMO信道建模，将建模的3D MIMO信道投影到平面阵列天线的x轴和y轴上面；

在上行前导阶段，给每个用户分配正交导频序列，获得每个用户投影到x轴和y轴上的信道的成对的空间特征和最优旋转角；

根据获得的所有用户的成对的空间特征对用户进行分组，组内分配同一条导频信息，组间分配正交导频序列；

前导阶段之后，通过第n-1个相干时间的空间特征和最优旋转角对第n个相干时间的组内进行信道估计，动态更新当前组内用户的空间特征和最优旋转角；

重复组内信道估计方法，获得小区内所有用户的空间特征和最优旋转角度，重构小区内所有用户的x轴和y轴的信道，通过Kronecker积生成3D MIMO信道。

优选地，所述3D MIMO信道建模进一步包括：利用波达方向与平面阵列天线的x轴和y轴的夹角进行建模。

优选地，所述成对的空间特征通过同一条导频序列进行匹配。

优选地，在上行前导阶段，通过DFT和角度旋转技术获得每个用户投影到x轴和y轴上的信道的成对的空间特征和最优旋转角。

优选地，通过DFT和角度旋转技术动态更新所有用户的空间特征和最优旋转角。