[发明专利]一种基于改进Prony方法的上行时变信道预测方法

权利要求书

1.一种基于改进Prony方法的上行时变信道预测方法，该方法应用于TDD系统中，其特征在于，所述上行时变信道预测方法包括以下步骤：

S1、计算初始Prony系数；

S2、根据Prony系数预测下一时刻的CSI；

S3、根据预测的CSI解码用户发送的数据符号；

S4、利用解码后的数据符号对CSI进行估计；

S5、利用估计的CSI更新Prony系数；

S6、预测下一时刻的CSI；

S7、解码用户发送的下一个数据符号，重复上述步骤；

所述TDD系统中的基站具有M_b根天线，针对单天线的单个用户，簇的数量为L_c，每个簇有一条主路径；S1中根据基站已具备的CSI计算初始Prony系数，包括以下步骤：

S11、设实际的CSI为：

其中，矩阵A是维度为M_b×L_c的矩阵，由导向矢量和路径的初始相位构成，M_b表示基站的天线数，L_c表示信号传输总的路径数，v_j表示第j个路径的多普勒频率分量，j＝0,1,…,L_c；

设采样时间间隔是Δt，将h(k)表示成第k个采样时刻的信道；

h(k)＝h(kΔt)；

S12、基站根据用户发送的N_p个导频信号获得前N_p个时刻的CSI的估计值令

S13、根据改进Prony方法建立方程组：

S14、对H₀进行SVD分解，H₀＝U₀D₀V₀^H，H₀是前N_p-1个CSI所构成的矩阵)其中，U₀是M_b×(N_p-1)的单位阵，D₀是(N_p-1)×(N_p-1)的对角阵且对角阵上的元素按降序排列，V₀是(N_p-1)×(N_p-1)的单位阵，设定一个大于0的数∈，为增加方程的稳定性去除小于∈的奇异值；假设有N_q个奇异值大于∈，则取U₀和V₀的前N_q列构成新的矩阵取D₀的前N_q个对角元素构成新的对角阵

S15、利用最小二乘法解方程解得初始的Prony系数：

S2中预测下一时刻的CSI具体如下：

S3中所述解码用户发送的数据符号，包括如下步骤：

用户向基站发送数据符号s_m，第一次发送的信号标为s₁，m＝1，基站接收到的信号用y_m表示：

其中，ρ为信噪比，w_m为标准复正态分布的高斯噪声，根据基站接收到的信号，利用预测的解码用户所发送的信号，用户所发送的信号用表示；

S4中所述对CSI进行估计具体如下：

其中表示对第N_p+m个时刻的CSI进行第一次估计的值，

将投影到矩阵U₀所生成的空间，即得到最终所估计的CSI，如下所示：

S5中利用估计的CSI更新Prony系数，具体包括以下步骤：

S51、构造矩阵每得到一个估计的便将其估计的前N_p-1个放入矩阵中，矩阵的维度为(m+1)M_b×N_p，当m＝1，矩阵如下所示：

S52、对进行SVD分解，分解过程同的SVD分解，得到矩阵并更新Prony系数向量，更新的Prony系数向量的计算过程如下：

S6中所述预测再下一时刻的CSI具体如下：

S7中具体如下：

令m＝m+1，根据上述步骤得到第N_p+m+1个时刻的CSI的预测值