[发明专利]一种低训练开销的混合大规模MIMO-OFDM系统信道估计方法

权利要求书

1.一种低训练开销的混合大规模MIMO-OFDM系统信道估计方法，其特征在于：所述混合大规模MIMO-OFDM系统包括一个配备Q_a根天线的基站以及K个随机分布的单天线用户；混合大规模MIMO-OFDM系统总共有N个子载波，被所有用户复用；基站天线采用均匀线性阵列，天线间距等于半波长；基站采用混合结构，用Q_r＜Q_a个RF链路将接收信号合并到RF波段，每个RF链路配备一个高分辨率ADC将数据流传给基带处理器；

S1.建立混合大规模MIMO-OFDM系统信道模型、上行链路信号传输模型以及混合结构采样模型，使得基站得到一个不完整的基带信号采样张量用于信道估计；

S2.基站对其得到的不完整的基带信号采样张量进行模3展开，从而获得一个不完整的基带信号采样矩阵；基站设计矩阵补全算法，以不完整的基带信号采样矩阵为输入，输出一个完整的估计矩阵；

S3.基站将其得到的完整的估计矩阵进行模3展开逆运算，得到估计张量，然后根据该估计张量和已知的导频矩阵完成信道估计。

2.根据权利要求1所述的低训练开销的混合大规模MIMO-OFDM系统信道估计方法，其特征在于，所述S1具体包括：

S11建立信道模型：利用表示子载波集合，利用表示单天线用户集合；考虑宽带信道特性，采用几何宽带信道模型，每个用户和基站间有L条可分辨的路径，其中第k个用户到基站的第l条路径由三个参数唯一指定：传输时延τ_k,l，到达角θ_k,l以及路径增益α_k,l；所有用户到基站之间的信道是块衰落的，所有信道参数在有τ_c个时隙的相干间隔内保持不变；第n个子载波上第k个用户到基站的信道向量建模为下式：

其中Δ_f＝f_s/N，f_s表示采样率，a(θ_k,l)表示基站天线阵列响应向量为下式：

S12建立上行链路信号传输模型：令每个相干间隔内前个τ_p时隙用来上行信道估计表示为令第k个用户发射的导频序列表示为其中p_k,t为用户k在t时刻发射的导频信号；基站t时刻在子载波n上接收到的信号向量为：

其中为t时刻在子载波n上的接收噪声，服从均值为0方差为σ²的循环对称复高斯分布；

将基站所有时刻所有子载波上接收到的信号向量合并在一起从而得到一个三维接收信号张量维接收信号张量的第(q,t,n)个元素来自于r_t,n的第q个元素，通过下式定义一个与时延τ_k,l有关的向量：

代入维接收信号张量改写成下式：

其中：表示向量外积，为噪声张量，它的第(q,t,n)个元素为n_t,n的第q个元素，由此可知无噪声下的接收信号张量满足CANDECOMP/PARAFAC分解；

S13建立混合结构采样模型:基站采用基于开关的混合结构，每个时隙每个子载波从N_a根天线中随机选择N_r根天线与N_r个RF相连，然后利用高精度模数转换器变成基带信号；因此，基站在第t个时隙第n个子载波上的接收信号向量r_t,n总共N_a个接收信号中只有N_r个接收信号变成基带信号；设采样坐标张量Ω为基站采样索引(q,t,n)的集合，即表示r_t,n的第q个元素被采样到某个RF上然后变成基带信号；设为基带信号采样张量，满足下述映射关系：

将该映射表示为每一列只有N_r个非零的基带信号，因此为不完整的基带信号采样张量。