[发明专利]空域非均匀导频设计方法

摘要

本发明提供了一种空域非均匀导频设计方法，该方法包括：S1.根据天线的自相关矩阵，选择发送天线到接收天线的信道稀疏化基矩阵；S2.若给定导频符号在导频天线上的能量分布，基于最小化道稀疏化矩阵和导频符号矩阵之间的相关性的准则，得到导频符号插入模型；若给定导频符号插入模型，基于最小化信道稀疏化矩阵和导频符号矩阵之间的相关性的准则，得到导频符号在导频天线上的能量分布；S3.根据所述导频符号在导频天线上的能量分布以及导频符号插入模型，发送导频符号序列；S4.接收端根据信道稀疏化基矩阵以及接收到的导频信号，采用信道重构算法估计出信道信息。本发明能够使用最少的导频开销，达到高概率恢复出完整的信道状态信息的目的。

主权项

1.一种空域非均匀导频设计方法，其特征在于，该方法包括：已知总的发送天线数目N_t以及用于发送导频的天线数目N_p；S1.根据发送天线阵列中天线的自相关矩阵，基于满足信号独立性和最大化稀疏特性的准则，选择发送天线到接收天线的信道稀疏化基矩阵S2.若给定导频符号在导频天线上的能量分布，基于最小化信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，得到导频符号插入模型，其中导频符号矩阵为导频符号序列；若给定导频符号插入模型，基于最小化信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，得到导频符号在导频天线上的能量分布；S3.发送端根据所述导频符号在导频天线上的能量分布以及导频符号插入模型，在用于发送导频的天线上发送导频符号序列；S4.接收端根据所述信道稀疏化基矩阵Ψ以及接收到的导频信号y，采用信道重构算法估计出信道信息，该信道信息包括所有发送天线到接收天线的信道矩阵信息；其中，所述步骤S2还包括：根据所述信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，交替迭代地对导频符号插入模型和导频符号在导频天线上的能量分布进行优化，当满足迭代终止条件时，得到导频符号插入模型以及导频符号在各天线上的能量分布；其中，所述信号独立性和最大化稀疏特性的准则为：在用信道稀疏化基矩阵Ψ某一信号h做线性变换得到某稀疏信号时，信号独立性代表Ψ与h无关，最大化稀疏特性代表信号中非零元素最少；其中，所述信道稀疏化基矩阵为：对于N_t根发送天线到单根接收天线的信道向量有：并且变换后的信号呈现稀疏性，则矩阵Ψ为将稀疏化的信道稀疏化基矩阵；其中，所述导频符号在导频天线上的能量分布为：在总共数目为N_t的发送天线上，天线序号为的天线被用于发送导频符号序列那么在序号为t_i上的天线上导频能量为则各天线上导频符号能量分布可以用序列：表示；其中，所述信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则为：信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X的相关性准则用感知矩阵A＝XΨ的平均列相关性来度量；其中，所述导频符号插入模型为在总共数目为N_t的发送天线中，选择N_p根天线发送导频符号序列，选择出来的N_p根天线的天线特定序号集合则κ称为一种导频符号插入模型；其中，所述步骤S2中若给定导频符号在导频天线上的能量分布，基于最小化信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，得到导频符号插入模型包括：S81:初始化κ←φ,i＝0，遍历N_t中任选2根天线的所有组合，对于组合{t₁,t₂}，得到对应的信道稀疏化基矩阵Ψ₀和导频符号矩阵X₀，计算感知矩阵A₀＝X₀Ψ₀的平均列相关性选取使得最小的组合更新S82:对于i＝{1,2,...,N_t}/{t₁,t₂},根据得到和并得到感知矩阵的平均列相关性选取使得最小的i，更新κ←{t₁,t₂}∪{t_i},i＝i+1；S83:重复执行步骤S82直到i＝N_p，此时从N_t根发射天线选出N_p天线用于发送导频符号；其中，所述步骤S2中若给定导频符号插入模型，基于最小化信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，得到导频符号在导频天线上的能量分布包括：S91:已知导频符号插入模型则通过从N_t×N_t维度的信道稀疏化基矩阵Ψ中选择出N_p行构建变换基矩阵S92:假设导频符号在导频天线上的能量分布矩阵则感知矩阵的平均列相关系数可以用其Gram矩阵G＝A^TA中的非对角线元素之和的平均表示；S93:求解矩阵函数对矩阵a的一阶梯度和二阶梯度求解出使得达到最小值的矩阵a，矩阵a对角线上元素代表不同天线上的导频能量；其中，所述步骤S2中根据最小化所述信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，交替迭代地对导频符号插入模型和导频符号在各天线上的能量分布进行优化，当满足迭代终止条件时，得到导频符号插入模型以及导频符号在各天线上的能量分布包括：S101：初始阶段，随机产生一种导频符号插入模型κ₀，初始化迭代次数i＝0，S102：根据该导频符号插入模型κ_i，基于最小化所述信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，得到导频符号在导频天线上的能量分布a_i；S103：根据导频符号在导频天线上的能量分布a_i，基于最小化所述信道稀疏化基矩阵Ψ和导频符号矩阵X之间的相关性的准则，得到导频符号插入模型κ_i+1，计算在κ_i+1和a_i下的感知矩阵A的平均相关性S104：如果则迭代结束；否则，迭代次数：i←i+1，转到S102，其中ε为预先设定的迭代精度。