[发明专利]一种基于互质阵列系统的信道估计方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于互质阵列系统的信道估计方法及系统，属于通信技术领域，解决了现有技术中信道估计计算复杂、效率低、估计精度低的问题。该方法包括以下步骤：获取互质阵列中第一子阵列和第二子阵列分别接收到的第一信号和第二信号；根据接收的所述第一信号和第二信号得到信号的发射角和到达角；根据所述发射角和到达角计算得到路径增益估计值；根据所述发射角、到达角及路径增益估计值计算得到信道估计值。该方法通过发射角和到达角的估计及路径增益估计，缩小了频谱搜索的范围，很大程度缩小了空间频谱搜索范围，降低了计算复杂度，提高了信道估计的效率及估计精度。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于互质阵列系统的信道估计方法及系统。

背景技术

大规模MIMO技术在当前的5G无线通信系统中得到了广泛的应用，将毫米波与大规模MIMO相结合来增大信号功率进而提高传输距离。传统的MIMO系统信道估计技术无法充分利用毫米波信道的空间稀疏性，因此现有的毫米波信道估计问题可以转化为估计路径方向和路径增益。

现有的应用空间谱估计的信道估计算法中需要大量复杂的乘法运算，并且运算量与阵元数量的立方成正比。因此，当阵元数量较大时，信道估计算法的计算复杂度非常高，不利于工程实现。另一方面，均匀阵列为了避免角度模糊，阵元间距应不超过辐射波长的一半，因此基于ULA的通信系统只能通过增加阵元的数量来实现阵列孔径的扩展，这会进一步增加系统成本和算法复杂度。

现有技术至少存在以下缺陷，一是需要的阵元数量大，计算复杂度高，效率低，估计精度低，不利于工程实现；二是增加阵元数量实现阵列孔径的扩展一定程度上增加了成本。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于互质阵列系统的信道估计方法及系统，用以解决现有信道估计计算复杂度高、效率低、估计精度低的问题。

一方面，本发明提供了一种基于互质阵列系统的信道估计方法，该方法包括以下步骤：获取互质阵列中第一子阵列和第二子阵列分别接收到的第一信号和第二信号；根据接收的所述第一信号和第二信号得到信号的发射角和到达角；根据所述发射角和到达角计算得到路径增益估计值；根据所述发射角、到达角及路径增益估计值计算得到信道估计值。

进一步的，根据接收的所述第一信号和第二信号得到信号的到达角，包括：

分别对第一信号和第二信号进行协方差处理获得第一信号对应的信号子空间和噪声子空间及第二信号对应的信号子空间和噪声子空间；

基于第一信号对应的信号子空间和噪声子空间利用空间频谱搜索获得第一信号频谱的多个波峰位置及对应的模糊到达角；基于第二信号对应的信号子空间和噪声子空间利用空间频谱搜索获得第二信号频谱的多个波峰位置及对应的模糊到达角；

比较所述第一信号频谱的多个波峰位置与所述第二信号频谱的多个波峰位置，获得距离最小的两个波峰位置对应的模糊到达角和

根据模糊到达角A_r1和A_r2通过下述公式获得到达角

进一步的，根据接收的所述第一信号和第二信号得到信号的发射角，包括：

分别对所述第一信号和第二信号进行共轭转置处理获得第一转置信号和第二转置信号；

分别对第一转置信号和第二转置信号进行协方差处理获得第一转置信号对应的信号子空间和噪声子空间及第二转置信号对应的信号子空间和噪声子空间；

基于第一转置信号对应的信号子空间和噪声子空间利用空间频谱搜索获得第一转置信号频谱的多个波峰位置及对应的模糊发射角；基于第二转置信号对应的信号子空间和噪声子空间利用空间频谱搜索获得第二转置信号频谱的多个波峰位置及对应的模糊发射角；