[发明专利]三维大规模天线系统基于导频的波达波离角联合估计方法

摘要

本发明涉及一种三维大规模天线系统下基于导频的波达角与波离角的联合估计方法，属于无线通信技术领域。本发明移动端为均匀线性天线阵列在每根发射天线不断地发送已知的导频信号，基站端为均匀矩形天线阵列根据接收信号记录不同路径的衰落损耗，根据最小二乘估计算法估计整个系统的等效信道增益H；基站端对H进行奇异值分解获得奇异值；基站端根据不同路径衰落损耗顺序重新对奇异值排序，则重新排序后的奇异值即为不同路径的信道衰落系数D；基站端根据ESPRIT算法估计接收天线的波达角得到接收天线阵列响应A；基站端根据已经获得的H，D和A，再由公式H＝ADBT获得发射天线阵列的波离角即发射天线阵列响应B。对比现有技术，本发明方法复杂度低，节约时间和资源。

主权项

一种三维大规模天线系统下基于导频的波达角与波离角的联合估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，移动端在每根发射天线源源不断地发送已知的导频符号S，基站端获得接收信号Y并记录不同路径的信号衰落损耗大小排序，根据最小二乘估计算法H＝Y(SHS)‑1SH，估计整个系统的等效信道增益H；步骤2，基站端对等效信道增益H进行奇异值分解得到奇异值λ1,λ2,...,λP和奇异值矩阵ΣH＝Diag{λ1,...,λP}，且λ1≥λ2,...,≥λP；步骤3，根据步骤1中不同路径的信号衰落损耗大小排序序号，在奇异值序列中找到该序号对应的奇异值，即若第l条路径在衰落损耗中排序第q，则选择第q个奇异值λq，q∈[1,P],该值即为第l条路径的衰落系数，所有的路径的衰落系数形成信道衰落系数矩阵D；步骤4，基站端针对每条路径两次运用ESPRIT算法估计均匀平面天线阵列的波达角，即两次分别估计第l条路径的俯仰角θr,l和方位角从而获得每条路径的天线阵列响应ar,l：ar,l=a(ur,l)⊗a(vr,l)={1/M[1,ejur,l,...,ej(M-1)ur,l]T}×{1/N[1,ejvr,l,...,ej(N-1)vr,l]T}∈cMN×1;]]>其中，ur,l＝(2πdr/λc)cosθr,l，M为水平阵元数目，N为竖直阵元数目，dr为阵元间距，λc为载波波长，l∈[1，P]；进而根据如下公式得到接收端均匀平面天线阵列的响应A：A＝[ar,1,...,ar,P]；步骤5，基站端根据等效信道增益H，信道衰落系数D和步骤4得到的A，根据公式H＝ADBT获得均匀线性阵列响应矩阵B，然后根据如下公式计算得到发射均匀线性天线阵列的波离角θt,l：B＝[at,1,...,at,P]；其中，vt,l＝(2πdt/λc)cosθt,l；dt为天线距离，Nt为发送天线数目。