[发明专利]一种跨频段MIMO空间域统计CSI估计方法

权利要求书

1.一种跨频段MIMO空间域统计CSI估计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1.在跨频段通信系统中，不同频率对应的发送天线阵列共址并列排布，位于同一基站，基站同时和小区内的所有用户进行通信；越高的频率配置维度更高的阵列，高频率信道上噪声干扰相比低频率更高，导致其空间域协方差矩阵的获取更复杂；由于不同频率上统计CSI在角度域上呈现出高度的相似性，因此在已知某一低频信道协方差矩阵的条件下，利用上述相似性，可在不进行高频信道测量的前提下，直接外推估计高频信道的空间域协方差矩阵；

步骤2.分析基站侧配置均匀线阵ULA的跨频段通信系统，基于不同角度上信道复增益之间近似互不相关的特性，将信道空间域协方差矩阵中的元素和角度功率谱之间的关系建模为一维Fourier变换；

步骤3.利用空间域协方差矩阵元素和角度谱之间的Fourier变换关系，将同一跨频段通信系统中不同频率上的空间域协方差矩阵元素建模为一个只与阵元序号差、波长以及阵元间距有关的函数，进而将不同频率之间信道空间域协方差矩阵的估计转化为函数的外推问题；

步骤4.在不同频率上天线阵元间距均为半波长的条件下，基于自回归AR模型，建立不同频率上信道空间域协方差矩阵元素的线性外推模型，并利用Levinson-Durbin算法求解线性外推系数，当天线阵元间距非半波长时，将线性外推方法与传统的三次样条插值方法结合，通过外推、内插相结合的方式完成不同频率信道对应协方差矩阵的转换，估计其他频率上信道的空间域协方差；

步骤5.将ULA中的协方差矩阵转换方法推广到基站侧配置均匀面阵UPA的场景，由于UPA相比ULA维度的增加，当不同频率上UPA水平和垂直方向阵元间均为半波长时，信道协方差矩阵元素可以建模为一个与水平、垂直阵元序号差相关的二维函数，协方差矩阵之间的线性外推模型也可以基于二维AR模型建立，线性外推系数使用建立矢量空间的方法求解；

步骤6.在基站侧配置ULA和UPA的条件下使用线性外推模型估计高频信道空间域协方差矩阵中的元素值，基于协方差矩阵的对称特性，将估计得到的协方差元素值依次排列，得到另一频率上的协方差矩阵，进而完成信道空间域协方差矩阵从低频信道到高频信道的转换。

2.根据权利要求1所述的跨频段MIMO空间域统计CSI估计方法，其特征在于：步骤1所述的跨频段通信系统，在已知某一频率上信道协方差矩阵的前提下，其余所有频率对应信道的空间域协方差矩阵都能通过该已知协方差矩阵直接线性外推得到，避免了所有频率上的训练和测量。