[发明专利]大规模MIMO数字信息传输方法、系统、设备及介质

说明书

本发明涉及一种大规模MIMO的数字信息传输方法、系统、设备及介质，包括：接收用户发送的导频信号；基于分数傅里叶变换估计导频信号对应信道参数；通过估计的信道参数恢复完整信道，并基于恢复后的完整信道进行数字信息传输。本发明通过参数估计和信道恢复实现对大规模MIMO近场信道的精确估计，有效地解决大规模MIMO近场信道无法精确估计的问题。

技术领域

本发明是关于一种大规模MIMO数字信息传输方法、系统、设备及介质，涉及无线移动通信技术领域。

背景技术

为满足日益增长的业务需求，使用毫米波(30GHz-300GHz，5G标准采纳)、太赫兹(0.1THz-10THz)等高频段提供的极高带宽进行移动通信将成为未来移动通信网络的重要技术手段。然而，在频谱资源丰富的毫米波、太赫兹等频段，无线传播存在严重的路径损耗，以0.16THz频段的太赫兹信号为例，其传播过程将会经历高达80dB/km的严重路损。

大规模多输入多输出(multi-input multi-output，MIMO)技术被公认为是攻克这一挑战的关键技术之一。通过配置超大规模天线阵列(比如256根天线)，大规模MIMO技术形成具有极高阵列增益的方向性波束，能够补偿高频段的路径损耗，同时提高系统的频谱效率。

目前大规模MIMO技术已经成为了学术界与工业界的研究热点，在最新的3GPP R15标准中正式采纳为5G的物理层技术。得益于高频段信号的高路径衰减，在高频通信系统中，多径数量通常较少，这为信道估计提供了极大的方便，将接收信号通过傅里叶变换变换到角度域，可以提取出各径的角度参数，为信道估计提供了极大的方便。然而为了抵偿高频段信号的严重路径衰减问题，基站端通常采用大规模天线阵列来获得大的能量增益，随着天线规模的不断增大，大规模MIMO通信系统中的用户将很有可能位于天线的近场范围内，这将导致传统的基于傅里叶变换的信道估计方法性能下降，其原因在于：传统的基于傅里叶变换的信道估计方法采用了平面波假设，即假设用户位于基站天线的远场，电磁波近似为平面波传输。然而，当用户位于近场时，已有研究表明，电磁波无法近似为平面波传输，而是以球面波形式传输，这将导致傅里叶变换对应的角度域稀疏性不复存在，如果采用传统的基于傅里叶变换的信道估计将会造成严重的信道估计精度损失。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对上述问题，本发明的目的是提供一种大规模MIMO数字信息传输方法、系统、设备及介质，能够提取近场信道稀疏性来估计大规模MIMO信道，从而解决大规模MIMO近场信道估计不准确的问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供的大规模MIMO的数字信息传输方法，包括：

接收用户发送的导频信号；

基于分数傅里叶变换估计导频信号对应信道参数；

通过估计的信道参数恢复完整信道，并基于恢复后的完整信道进行数字信息传输。

本发明的一个优选实施例中，基站接收用户发送的导频信号，基站采用集中式MIMO，网络采用单载波或多载波网络，频段为毫米波或太赫兹。

本发明的一个优选实施例中，基于分数傅里叶变换估计导频信号对应信道参数，包括：

将接收的导频信号变换到分数傅里叶变换域；

选取变换域能量最大的L个点，即对应着每条径；

通过这L个点的坐标估计出每条径的信道参数。

本发明的一个优选实施例中，对于每条径，通过提取分数傅里叶变换域极大值点对应的坐标和阶数，完成对每条径的参数估计，其中：

对应角度估计值为：

对应距离估计值为：