[发明专利]一种大规模MIMO系统信道跟踪方法

权利要求书

1.一种大规模MIMO系统信道跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、发送端发送初始导频；

S2、接收端根据接收到的初始导频，估计得到初始导频各时刻的导向矩阵和衰落系数向量；

S3、发送端发送跟踪导频；

S4、接收端构建基于最优遗忘因子的信道跟踪模型的代价函数，将上一时刻的导向矩阵和衰落系数向量分别作为跟踪这两个信道参数的初始值，通过最小化所述代价函数，并基于上一时刻的待跟踪信道参数和当前时刻的输入矢量，分别迭代更新跟踪导频传输阶段中每一时刻的导向矩阵和衰落系数向量，直至跟踪导频发送完毕，其中，待跟踪信道参数包括衰落系数向量和导向矩阵，导向矩阵在后续步骤中保持不变，与跟踪导频最后时刻的导向矩阵相等；

S5、发送端发送用户数据；

S6、接收端基于上一时刻的衰落系数向量和当前时刻的输入矢量，继续迭代更新用户数据传输阶段中每一时刻的衰落系数向量，直至用户当前数据块发送完毕；

S7、重复步骤S3-S6进行迭代，直至所有数据块发送完毕；

跟踪导频传输阶段和用户数据传输阶段的所述输入矢量的获取方法不同；

在跟踪导频传输阶段，发送符号已知，根据当前时刻的接收符号和已知发送导频符号，估计得到当前时刻的衰落系数向量和导向矩阵，然后基于估计所得的衰落系数向量和导向矩阵，计算得到当前时刻待跟踪信道参数的输入矢量；

在用户数据传输阶段，发送符号未知，根据当前时刻的接收信号和上一时刻跟踪所得的衰落系数向量，进行符号检测，得到虚拟导频，导向矩阵在用户数据传输阶段保持不变，与跟踪导频传输阶段最后时刻所得的导向矩阵相等，基于导向矩阵和所得虚拟导频，计算得到当前时刻待跟踪信道参数的输入矢量；其中，进行所述符号检测的方法为迫零检测。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统信道跟踪方法，其特征在于，所述信道跟踪模型的代价函数为：

其中，λ[p]为第p时刻的遗忘因子，0＜λ[p]＜1，为第j时刻的跟踪误差，y[j]为第j时刻接收端接收的符号，为第j时刻跟踪得到的衰落系数向量，为第j时刻跟踪得到的导向矩阵的一行，表示第j时刻的多径信号到达某一根天线的相位变化向量，s[j]为第j时刻的发送符号。

3.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统信道跟踪方法，其特征在于，通过最小化所述信道跟踪模型的代价函数，并基于上一时刻的待跟踪信道参数和当前时刻的输入矢量，更新每一时刻的待跟踪信道参数的方法，包括以下步骤：

S41、通过求解待跟踪信道参数的均方误差最小值，确定信道跟踪模型中最优遗忘因子的表达式；

S42、基于所得最优遗忘因子表达式，求解当前时刻的最优遗忘因子，并基于当前时刻的最优遗忘因子和输入矢量，计算所述信道跟踪模型中当前时刻的增益矩阵；

S43、根据所得增益矩阵和当前时刻接收到的符号，更新得到当前时刻的待跟踪信道参数；

S44、重复步骤S42-S43进行迭代，得到每一时刻的待跟踪信道参数。

4.根据权利要求3所述的大规模MIMO系统信道跟踪方法，其特征在于，确定信道跟踪模型中最优遗忘因子表达式的方法，包括以下步骤：

S411、最小化所述信道跟踪模型的代价函数，得到最优待跟踪信道参数的表达式；

S412、对所得最优待跟踪信道参数表达式进行一阶泰勒展开，计算得到该待跟踪信道参数的均方误差表达式；

S413、基于所得待跟踪信道参数的均方误差表达式，采用拉格朗日乘子法求解使得该待跟踪信道参数均方误差最小时的遗忘因子，即为最优遗忘因子表达式。

5.根据权利要求4所述的大规模MIMO系统信道跟踪方法，其特征在于，第n时刻的最优遗忘因子表达式为：

其中，为n时刻已知等效噪声的方差，为待跟踪信道参数的一阶导数经过近似处理后的部分，R_bb[n]为第n时刻输入矢量的自相关矩阵。