[发明专利]基于波束块结构压缩感知的信道估计方法

摘要

本发明公开了一种在大规模多输入多输出频分复用系统中基于波束块结构压缩感知的信道估计方法，所述方法为：首先基站根据信道相似的统计特性将移动用户进行分组，分组后基站发送一个长度为T的导频序列，并将长度为T的导频组间复用。在接收端，则每个用户将接收的信号反馈给基站。基站利用信道在波束空间的块稀疏特性，可以以更短长度的导频估计出原始的信道。另一方面，由于接收端反馈的是接收信号，且接收信号的长度由于压缩感知技术可以小于天线数目。因此，该发明方法既可以降低导频开销又节约了大量的反馈开销，能有效地提高信道信息获取的准确度。

主权项

1.一种基于波束块结构压缩感知的信道估计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)基站根据信道相似的统计特性将用户进行分组，分组后基站发送一个长度为T的导频序列，组间导频复用；(2)每个用户接收到基站端发送的导频后，将接收到的信号反馈到基站；(3)基站接收到所有用户反馈的信号后，利用信道的联合波束块稀疏性，将信道估计问题建模成大尺度的稀疏矩阵的恢复问题，构建欠定方程的优化模型；(4)基站采用压缩感知方法——块正交匹配追踪算法对优化问题进行求解，得出信道估计矩阵；(5)基站估计出等效信道后，使用多用户预编码的方式来实现大规模MIMO系统的传输；所述步骤(1)中，第g组的所有用户的接收信号为公式1中，y_g为第g组的接收信号，H_g表示第g组的信道，是将原始信道H_g变换到波束空间的等效信道即其中，B_g是预波束成型矩阵，P_g为第二层预编码矩阵，s_g为第g组的发射符号向量，B_g'和S_g'分别为第g'组的预波束成形和发射信号向量，w_g为加性高斯噪声；所述步骤(2)中，基站端的接收信号为：公式2中，X为基站发送的导频，其维度为M×T且T＜M，M为基站天线数目，T为导频序列长度，G为用户分组数目；所述步骤(3)中基站将估计Hv的欠定方程求解问题建模成下面的优化问题：公式3中，将每组的等效信道矩阵表示为其中，|K_g|表示第g组的用户数目，基站天线均分到G个用户分组时δ为误差值；所述步骤(4)中采用块正交匹配追踪算法求解优化问题的步骤包括：(4.1)获得每组的接收信号yg和导频矩阵Xg；(4.2)初始化当前迭代次数i＝0和每组用户的波束块集合Λ＝[1,2,...|K_g|]，基站首先利用最小均方法估计第g组信道再基于估计的每组信道来计算残差之后找到信道增益为0的所有波束即更新波束集合Λ＝Λ/l，/表示从集合中删除；(4.3)对于每个波束块中Λ_l＝Λ/l，估计该波束块上的等效信道，找到最小残差再更新该波束块集合Λ＝Λ/l；(4.4)估计步骤(4.3)中更新后波束集合中的波束号对应的信道式中X_g,Λ是从导频矩阵X_g提取出来的列向量；(4.5)更新残差(4.6)判断是否达到终止条件若未达到终止条件则跳转到(4.3)否则，继续到(4.7)；(4.7)输出估计的信道