【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信，特別針對一種毫米波mimo-ofdm系統信道估計增強方法
技術介紹
1、毫米波通信是一種利用30ghz至300ghz頻段進行無線傳輸的先進通信技術。由于毫米波波長較短，可以在有限空間內部署多輸入多輸出（mimo）天線陣列，通過波束賦形技術顯著增強信號質量。該頻段提供了豐富的頻譜資源，同時也面臨諸多挑戰，包括傳播路徑損耗高、多徑效應復雜，以及動態環境下信道快速變化等問題，因此精準的信道狀態信息（csi）估計成為其成功應用的關鍵。
2、毫米波通信中，信道可能因為移動性、環境變化等因素而發生快速變化，導致傳統信道估計方法失效。在具有多路徑的場景中，來自固定物體（如天花板、墻面等）的反射路徑信息，通常是較為穩定的，因此可以作為先驗信息為信道估計提供一個穩固的參考框架。在快速變化的環境中，已知路徑的先驗信息能夠幫助系統更好地跟蹤信道變化，通過對已知路徑和未知路徑的聯合估計，可以降低信道估計誤差，提高整體系統性能。
3、目前，已有較多文獻圍繞毫米波信道的csi估計展開了研究。在z.?gao、c.?hu、l.dai和z.?wang的論文（channel?estimation?for?millimeter-wave?massive?mimo?withhybrid?precoding?over?frequency-selective?fading?channels?[j].?ieee?commun.lett.,?vol.?20,?no.?6,?pp.?1259-1262,?june?2016.）中，
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術針對現有技術的缺陷，提出一種毫米波mimo正交頻分復用（ofdm）系統信道估計增強方法，以獲得更高精度的csi。
2、技術方案：本專利技術所述的一種毫米波mimo-ofdm系統信道估計增強方法包括：
3、對于每個子載波，基站（bs）在連續時間幀內配備不同的波束賦形矢量，用戶（ue）在每個時間子幀獨立檢測傳輸信號；
4、從接收信號中分離已知路徑信息，得到先驗和未知信息聯合的張量切片，基于parafac模型將其構建為三階張量；
5、利用先驗信息優化交替最小二乘（als）算法，估計出三個因子矩陣，再利用最大似然（ml）估計得未知信道參數；
6、進一步的，所述對于每個子載波，bs在連續時間幀內配備不同的波束賦形矢量，ue在每個時間子幀獨立檢測傳輸信號，具體包括：
7、假設bs端配備根天線和條射頻鏈，ue端配備根天線和條射頻鏈，bs和ue端都采用均勻線性陣列，并有，。由于在下行鏈路場景中，信道估計是每個ue獨立進行的，所以只考慮一個ue，并為每一個ue配備一條射頻鏈。ofdm子載波總數設置為，假設選中前個子載波用于訓練。為了簡化問題，忽略由于頻率重用所產生的相鄰小區間干擾。第個子載波上第個時間幀的波束賦形矢量表達式為：
8、
9、其中，為第個子載波上的導頻符號矢量，為數字預編碼矩陣，為通用的射頻預編碼矩陣。考慮幾何寬帶毫米波信道模型，即在bs和ue之間有個散射點，每個散射點對應的路徑都有一個相應的出發角、到達角和時延，并且每一條路徑都有一個復路徑增益，于是時延域中的信道矩陣可寫成：
10、
11、其中，是delta函數，和分別是ue和bs處的轉向矢量，表示轉置。
12、對于均勻線性陣列，轉向矢量為：
13、
14、其中，是到達角或出發角，是天線數，是信號波長，是相鄰天線單元間距。假設不同的散射點所對應的出發角、到達角和時延各不相同，即當時，，，。
15、基于時延域信道模型，可得第個子載波上的頻域信道矩陣為：
16、
17、其中，為采樣頻率。
18、假設在條路徑中，有條為傳輸信號經固定散射點（如建筑物等）到達ue的路徑，其信道參數信息已知；其余的條為傳輸信號經不穩定散射點（如車輛等）到達ue的路徑，其信道參數信息未知，須進行信道估計。由于路徑順序不影響信道估計，因此假設第1條到第條路徑為已知路徑，則有：
19、
20、
21、
22、其中，為信道矩陣的已知部分，為已知路徑信道參數索引，為信道矩陣的未知部分，為未知路徑信道參數索引。
23、在每個時間幀內，ue端依次使用個射頻組合矢量來檢測傳輸信號，并且這些射頻組合矢量對所有子載波都是通用的。在每一個時間子幀內，接收信號在射頻域進行組合，去除循環前綴后通過離散傅里葉變換轉換回頻域。經過處理，第個子載波上第個時間子幀的接收信號可以表示為：
24、
25、其中表示第個時間子幀的組合矢量，表示加性高斯噪聲。
26、進一步的，從接收信號中分離已知路徑信息，得到先驗和未知信息聯合的張量切片，基于parafac模型將其構建為三階張量，具體包括：
27、將每個時間幀內的個接收信號進行排列，得到：
28、
29、其中，，，并且中的項為，是均勻分布的。對于和，須從接收信號中估計信道矩陣的未知部分。假設每個子載波上的數字預編碼矩陣和導頻矩陣保持一致，即對，有，，這便于在利用極少量測量成本的情況下基于張量分解進行信道參數估計。分別定義，，，，則有：
30、
31、ue處能接收來自多個子載波的信號，因此接收到的信號可以用三階張量表示，并且這個張量的第項為。令，，，可得張量的切片：
32、
33、將按照子載波進行堆疊，得到接收信號的三階張量形式：
34、
35、其中，符號表示外積，，為高斯噪聲的三階張量形式。
36、進一步的，利用先驗信息優化als算法，估計出三個因子矩陣，再利用ml估計得未知信道參數，具體包括：
37、由于毫米波信道的稀疏散射特性，路徑數相對于張量的維數通常很小。因此，接收信號張量具有一個固本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種毫米波MIMO-OFDM系統信道估計增強方法，其特征在于該方法包括：
【技術特征摘要】
1.一種毫米波mimo-ofdm系統信...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜建和，陳蓉真，張鵬，關亞林，張峻瑋，
申請(專利權)人：中國傳媒大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。