[发明专利]大规模MIMO中基于上行信道信息辅助的下行信道估计方法

摘要

本发明公开了一种基于上行链路信道信息辅助的大规模MIMO通信系统的下行链路信道估计方法，包括：步骤1：基站采用了一个具有N根天线的均匀线性阵列，移动用户采用单天线。移动用户发送导频信号，基站接收到信号后，采用经典的最小二乘法估计出上行链路信道，记为步骤2：基站在T个时刻内发送导频信号矩阵X，则移动用户接收到的信号记为y。步骤3：初始化相关变量l、w、α以及β。步骤4：更新α，γ和τ。步骤5：更新β。步骤6：判断迭代计数变量l是否达到上限L或γ是否收敛，如果都不满足，则迭代计数变量l＝l+1，并返回步骤4。步骤7：设置门限η，并利用该门限选取下行链路信道的有效角度集合Ω。步骤8：利用有效角度集合Ω，估计最终的下行链路信道

主权项

1.一种基于上行链路信道信息辅助的大规模MIMO通信系统的下行链路信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：基站采用一个具有N根天线的均匀线性阵列，移动用户采用单天线，移动用户发送导频信号，基站接收到信号后，采用经典的最小二乘法估计出上行链路信道，记为其中，为上行链路的测量矩阵，是信道在测量矩阵上的稀疏表示向量，e是一个N维的均值为0，精度为的高斯白噪声向量；步骤2：基站在T个时刻内发送导频信号矩阵X，则移动用户接收到的信号为y＝Φ(β)w+n；其中，Φ(β)称为下行链路的测量矩阵，w是信道在测量矩阵Φ(β)上的稀疏表示向量，n是一个T维的均值为0，精度为α的高斯白噪声向量；步骤3：设置迭代次数计数变量l的初始值为l＝1，初始化w的精度向量中的各元素为1，初始化的精度向量中的各元素为1，初始化噪声精度同时初始化β为全零元素；步骤4：更新α，γ和τ；步骤5：更新β；步骤6：判断迭代计数变量l是否达到上限L或γ是否收敛，如果都不满足，则迭代计数变量l＝l+1，并返回步骤4；步骤7：设置门限η，并利用该门限选取下行链路信道的有效角度集合Ω；步骤8：利用有效角度集合Ω，估计最终的下行链路信道；所述步骤4中更新α，γ和τ的方法为：其中：tr(·)表示矩阵的迹，||·||₂表示矩阵的2范数，[·]_ii表示矩阵的第i个对角线元素，(·)^H表示共轭转置，a＝b＝0.0001，μ(α,γ,β)＝αΣ(α,γ,β)Φ^H(β)y，Σ(α,γ,β)＝(αΦ^H(β)Φ(β)+diag(γ))^‑1⊙表示Hadamard积，diag(·)表示对角运算矩阵，Ξ(α,γ,β)＝μ(α,γ,β)μ^H(α,γ,β)+Σ(α,γ,β)，所述步骤5中更新β的方法为：其中：sign(·)表示取正负号运算，Re(·)表示取实部运算，μ_i表示μ(α,γ,β)的第i个元素，χ_ji表示Σ(α,γ,β)的第(j,i)个元素，(·)^*表示共轭运算，a'(θ_i+β_i)表示a(θ_i+β_i)关于β_i的导数，表示的第i个元素，表示的第(j,i)个元素，表示关于β_i的导数；所述有效角度集合Ω的表达式为：Ω＝{i|(μ_i)²≥η,i＝1,2,...,N}；所述步骤8中估计的最终的下行链路信道其中(·)_Ω表示由矩阵中集合Ω对应的列向量组成的子矩阵，表示矩阵的广义逆；其中，中的元素β_i表示θ_i上的角度偏差。