[发明专利]毫米波多小区多天线系统中基于波束空间的信道估计方法

摘要

本发明公开了一种用于毫米波多小区多天线系统中基于波束空间的信道估计方法。本发明一方面利用毫米波多小区多天线系统中的波束空间来估计所有终端的波达角。另一方面利用波达角估计和接收到的导频符号估计路径损耗。波束空间的基本原理是根据特定的波达角对应的阵列响应向量之间的正交性，利用这些向量组成向量空间的一组正交基。利用这组正交基与接收的信号做相关计算，根据相关值估算所有终端的波达角。利用选出的正交基把接收信号的维度大幅度降低，从而只需要根据降低维度的信号估计终端的波达角，把这些波达角估计作为精细估计。本发明降低了波达角估计的计算复杂度，有效避免了干扰。

主权项

1.毫米波多小区多天线系统中基于波束空间的信道估计方法，其特征在于包括下如下步骤：步骤1、波达角粗略估计阶段：计算波束空间的正交基与基站接收到的导频向量的相关值，根据相关值获得所有终端的波达角粗略估计；根据波达角粗略估计计算终端位置，选出处于本小区区域内的终端，相应的波达角粗略估计就是本小区终端的波达角粗略估计；步骤2、波达角精细估计阶段：将步骤1选择的传输波束空间的正交基的部分元素提取作为新的向量，将基站接收到的数据信号向量的部分元素提取作为新的向量；接着，用正交基元素组成的新向量，将数据信号向量元素组成的新向量转换为低维度的向量；然后，计算这些低维度向量的样本协方差矩阵，并由此利用现有的旋转空间方法估计波达角；最后，将步骤2估计的波达角与步骤1的波达角粗略估计匹配，选出本小区终端的波达角精细估计；步骤3、路径损耗估计阶段：根据步骤2获得的本小区终端的波达角精细估计，能够为本小区的每个终端选择组成传输波束空间的正交基，即对于任何一个本小区终端，找到与该终端波达角差值最小的B个正交基对应的波达角，那么本小区的K个终端对应的KB个正交基组成本小区终端的传输波束空间；接着，对于每个终端，计算选择的正交基与接收的导频的相关值，其与路径损耗之间为倍数关系，且该倍数为波达角的函数，从而根据该相关值与步骤2获得的波达角精细估计来估计路径损耗；步骤1所述的波达角粗略估计方法的具体步骤如下：1‑1.波束空间的正交基的共轭转置与基站接收到的导频向量相乘，获得一组相关值，其中每个正交基对应一个相关值，从其中选出KL个最大值，K为每个小区的终端数量，L为小区数量；每个最大值对应一个正交基，每个正交基对应两个波达角，两个波达角分别是水平方向的波达角和垂直方向的波达角；所有波达角作为所有KL个终端的波达角粗略估计；对于每个正交基，选出与其对应波达角差值最小的B个正交基，所有这些BKL个正交基组成所有KL个终端的传输波束空间；其中B表示每个终端所需要选择的正交基的数量；1‑2.根据终端的波达角与终端的位置之间的关系，由波达角粗略估计计算终端的位置；如果计算的终端位置处于小区外，就将这个波达角粗略估计作为小区外的终端的波达角而除去，剩余的K个终端的波达角粗略估计就是小区内的K个终端的波达角的粗略估计。