[发明专利]一种针对量化接收信号的多天线毫米波信道估计方法

权利要求书

1.利用量化接收信号的多天线毫米波信道估计方法，其特征在于，包括对量化接收信号进行数学建模、基于最小均方误差的信道估计方法和利用EM算法进行信道概率模型参数估计各步骤；所述的最小均方误差信道估计和EM算法交替迭代，以获得较为准确的信道估计结果；

对量化接收信号进行数学建模：

第一步，在多天线接收端，接收信号为

Y为接收量化后的矩阵信号，为量化函数，H为信道矩阵，T为导频序列，N为接收端噪声；根据如下毫米波信道模型

H＝B_rXB_t

B_r为已知接收端方向矩阵，B_t为已知发送端方向矩阵，X为待估计的信道参数矩阵；其中，X中各元素被建模为相互独立，均值为零，方差未知的高斯变量；

第二步，将接收矩阵信号Y向量化，得到

y，x和n分别是Y，X和N按列拉成的向量，表示直积；

第三步，将量化函数近似为

F＝(1-ρ)I，其中ρ为已知的量化失真参量，I为单位矩阵，()^T对矩阵转置，η＝n+e为加性噪声n和量化噪声e之和，且均值为零，方差矩阵R_ηη可表示为：

为加性噪声方差，diag为矩阵对角元素提取函数，Q为x的协方差矩阵，()^H对共轭矩阵转置；

根据交替迭代算法：

第一步，首先初始化信道统计信息，即协方差矩阵Q，这里初始化Q＝I；

第二步，向量x的最小均方误差估计为

A表示为

第三步，当交替前后两次误差超过预定阈值，执行利用EM算法估计协方差矩阵Q；更新的过程表示如下：

Q^[n+1]＝Q^[n]-αA^H(I⊙C^T)A+(1+ρ)(A^HD^-1B^-1A)^T

α为给定迭代步长，⊙表示矩阵点乘，Q^[n+1]表示第n+1次更新结果，Q^[n]表示第n次更新结果，C＝-(1-ρ)ρB^-1AQ^[n]A^HD^-1B^-1，其中

和

第四步，当交替前后两次误差小于预定阈值，交替迭代结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对量化接收信号进行数学建模是指用线性模型来近似单比特或多比特接收信号量化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的最小均方误差的信道估计方法是一个以最小化估计信号和真实信道均方误差为目标的信道估计方法。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在计算最小均方误差闭式表达式时，需获得信道的统计信息，该统计信息需要利用EM算法进行概率模型参数估计。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，交替迭代的第一子问题是给定概率模型参数估计的情况下，利用最小均方误差来进行信道估计；交替迭代的第二个子问题旨在利用EM算法进行概率模型参数估计。