[发明专利]多频段大规模MIMO系统中的跨频段统计信道状态信息估计方法

说明书

本发明公开了一种多频段大规模MIMO系统中的跨频段统计信道状态信息估计方法，包括：在基站侧配备两个共址共面的双极化均匀面阵，用户配备单极化单天线；将两个频段记作频段1、频段2，并通过探测获取频段1上的空间频率域双极化信道协方差矩阵作为该频段的统计信道状态信息；由频段1上的空间频率域双极化信道协方差矩阵外推频段2上的空间频率域双极化信道协方差矩阵。本发明有效的改善了基站侧无法获取频段2上准确信道状态信息导致的传输性能下降。本发明对相对慢变的统计状态信息进行估计，降低了该估计方法的调用频率，节省了系统的计算开销。

技术领域

本发明涉及大规模MIMO技术领域，特别是涉及多频段大规模MIMO系统中的跨频段统计信道状态信息估计方法。

背景技术

在大规模MIMO系统中，基站端布置大规模天线阵列以同时服务多个用户。采用大规模MIMO技术可以有效降低用户间干扰，大幅提高无线通信系统的能效和谱效。波束域传输是指基站侧通过统一的酉变换将发射信号转换到波束域，充分利用大规模天线阵列的空间角度分辨率和用户信道在波束域中的局部特性。

近年来，随着智能移动终端数量的快速增长和物联网等新兴技术的飞速发展，无线数据的传输需求持续指数增长，未来移动通信系统需要为用户提供高速率、高可靠性、低时延的服务。大规模MIMO技术可以提供更高的传输速率和频谱利用率，因此成为未来移动通信系统的关键技术之一。大规模MIMO下行链路高效传输是大规模MIMO应用中的一个关键问题，文献中常用的衡量大规模MIMO下行链路性能的指标是加权遍历和速率，为降低用户间干扰以及提升加权遍历和速率性能，在BS端需要合理设计各用户预编码矩阵，而如何设计预编码则取决于基站端能获得的信道状态信息。随着无线通信系统天线阵列不断增大，以及传输频率不断提高，未来通信系统如毫米波通信系统，预计将在多个频段(包括Sub6Ghz和毫米波频段)上运行。在时分双工的多频段系统中，假定在基站侧放置不同频段的天线阵列，当基站与用户在各频段上通信时，需要在各个频段上分别发送上行导频信号进行信道估计以获取信道状态信息，这将会产生巨大的训练开销；不仅如此，在某些频率较高的频段如毫米波频段上，因为基站侧巨大的天线阵列及毫米波信号对传播阻断的高灵敏度，使得该频段上的通信成为一个非常具有挑战性的问题。因此，在系统训练开销有限的情况下，利用基站侧各频段信道的空间相关性进行跨频段信道预测以获取信道状态信息具有较高的研究价值。

目前的工作大多集中在瞬时信道状态信息的预测及跨频段辅助传输上，然而，在实际的多频段系统中，当系统处于非静态或者非准静态时，瞬时信道状态信息快变，获取准确的瞬时信道状态信息非常的困难。相对而言，统计信道状态信息变化缓慢，能够更简单且精确的获得。因此，在多频段系统中对统计信道状态信息展开研究更具有实际意义，跨频段统计信道状态信息估计比瞬时信道状态信息估计更值得关注。为此，本发明提出了一种多频段大规模MIMO系统中的跨频段统计信道状态信息估计方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多频段大规模MIMO系统中的跨频段统计信道状态信息估计方法，用以解决背景技术中的问题，实现由频段1的信道协方差矩阵外推获取频段2的信道协方差矩阵。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

多频段大规模MIMO系统中的跨频段统计信道状态信息估计方法，该估计方法包括如下步骤：

步骤S1、通过在基站侧配备两个共址共面的双极化天线面阵，用户侧配备单极化单天线的方式构建多频段大规模MIMO系统，其中，该系统采用正交频分复用调制方式，并且基站在各子载波上与多个用户同时进行无线通信；

步骤S2、设定基站与用户在两个频段上进行通信，这两个频段定义为频段1和频段2，其中，在频段1上，基站侧先通过探测获得其瞬时信道状态信息，再通过对瞬时信道状态信息的自相关求期望获得该频段上空间频率域双极化信道协方差矩阵，并将其作为该频段上的统计信道状态信息；