[发明专利]一种基于GAMP的毫米波信道估计方法

权利要求书

1.一种基于GAMP的毫米波信道估计方法，其特征是，具体步骤如下：

步骤(1)，基于毫米波信道波束空间稀疏性，采用波束选择方法来选择出部分有效波束；

步骤(2)，采用GAMP算法解决毫米波信道估计问题。

2.如权利要求1所述的一种基于GAMP的毫米波信道估计方法，其特征是，步骤(1)具体如下：

发射端天线数为N_t，接收端天线数为N_r，RF链路数为N_RF，发射端和接收端的导频波束数量分别为和假设在发射端选择S＝N_RF个发射波束，在接收端选择对应的S个接收波束，得到所对应的接收信号为其中，为波束空间信道矩阵，为毫米波信道；和分别为发射端与接收端的RF模拟波束成形矩阵，设置成归一化DFT矩阵；和分别为发射端与接收端的基带波束成形矩阵，设置为置换矩阵；为用于信道估计的部分导频矩阵，为总的导频矩阵，为训练次数，当时P为导频功率；为对应的噪声矩阵，N为总的噪声矩阵；

所述的波束选择方法：首先，对中所有元素的模值按从大到小进行排序，然后将元素在中对应的索引下标放入矩阵中；其中，S的第1列，即S(k,1)放入中第k个最大模值元素的行索引；S的第2列，即S(k,2)放入中第k个最大模值元素的列索引；从S中选择出行索引没有重复、且对应列索引也没有重复的前S行元素，放入矩阵中；接着，根据以及此时所采用的导频矩阵是一个以导频功率值为对角元素的对角矩阵，得知选择出的最大模值元素的索引就对应中主导项的索引；由以及得知的行索引S(k,1)对应于W_BB的列索引，而的列索引S(k,2)则对应于F_BB的行索引；又由于W_BB和F_BB都是置换矩阵，因此设置矩阵R∈R^S×2，满足

同时，根据其中以及得到一个由选定索引对应到x中的索引组成的集合S，具体为

那么在x中，对于索引不在该集合S中的信道系数，将其置为零，即

其中，是x(n)的估计值；

经过波束选择后，信道估计问题简化为估计对于{x(n)|n∈S}中的2S²个元素，其中，只有当k＝k′时的2S个元素值比较大，剩余2S²-2S个元素的值均趋于零；因此，由{x(n)|n∈S}中的元素组成的向量能视作一个稀疏向量。

3.如权利要求2所述的一种基于GAMP的毫米波信道估计方法，其特征是，步骤(2)具体如下：

对于采用一个期望为0、尺度参数为d的拉普拉斯先验来严格执行稀疏性约束，尺度参数d近似表示为

其中，为信道路径复增益的方差，K为每个信道路径簇中子路径的数量；

对于毫米波信道估计问题经过波束选择后，采用GAMP算法从基于的线性观测向量中重建x_n,

GAMP算法首先根据尺度参数d对的先验期望与方差进行初始化，接下来在每次迭代中对以及z进行标量估计，其中根据线性变换矩阵用期望为方差为的高斯分布来近似从因子节点传递到变量节点的消息；然后，得到拉普拉斯分布下Z_m的后验期望和方差校正项与在10-11行被更新；接着，GAMP算法再次用期望为方差为的高斯分布来近似传递的消息；最后，更新后验期望和后验方差以支持下一次迭代的进行，其中是第t+1次迭代中要估计的信道系数，X_n为集合