[发明专利]多径信道下的逐径信道估计方法及码本构造方法

说明书

本发明提出了无线通信中多径信道下的信道估计方法和码本构造方法。该方法包括：一种新的逐一减除已估计径对信道估计影响的信道估计方案，所述方案会根据已估计径信息对码本进行更新或改进以达到接收端不再接收经由已估计径所传播能量的目的。一种新型多级码本设计方案，所述码本中的码字均由一个或若干窄波束相加而成，该码本改造方便，适用于所述逐一减除已估计径影响的方案。此外，所述码本会根据天线增益在角度域中的特性，在不同角度区域使用不同最优码本以达到全局最优的效果。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种适用于多径信道下的逐径信道估计方法及码本设计构造方法。

背景技术

MIMO技术能提高无线信道容量，即在不增加带宽和天线发送功率的情况下显著提高频谱利用率。但是，传统的MIMO技术依然不能满足当代呈指数上涨的无线传输速率的需求。在2010年，贝尔实验室提出了大规模MIMO的概念。与传统MIMO系统相比，大规模MIMO系统使用数以百计的天线，同时对用户提供服务，这不仅继承了MIMO系统的所有优点，而且使通信更加稳健、更加安全、更加有效。

在大规模MIMO系统中，接收端信道的均衡和检测都需要精确的信道状态信息。但是，当基站天线数目和用户数目都非常大时，信道矩阵的维度变得非常大，信道估计问题也变得非常复杂，因此信道估计已成为近年来的研究热点。

毫米波信道因其波长特性而适用于大规模天线系统。毫米波信道具有稀疏特性，利用稀疏特性可以有效地降低信道估计时间，因此人们提出一种基于压缩感知的信道估计算法，该方法只需估计信道中径的信息就可还原出原始信道状态信息。较传统估计方法，该方法可节约大量估计时间，因此被广泛研究。

在信道估计中，因信道中存在多径效应，所以在对每一条径进行估计时，需减除之前已估计径对接收能量的影响。已有的方法是在估计时通过投影矩阵，计算得到已估计径对接收能量的贡献，在接收端将该贡献减除达到去掉已估计径影响的目的。但一方面因为获得的已估计径信息并不是完全准确的，所以在减除时会有一定能量剩余，这部分能量将在一定程度上影响估计结果。另一方面，进行投影需要移动端获取基站端的天线排布信息，在实际中这部分信息是很难获取的。

另外，在码本设计中，由于电磁波的特性，波束可能在天线阵列某些特定角度范围内产生一定的形变，如线阵产生的波束会在0度和180度附近变宽，不再保持为窄波束。这样的性质会导致一些码本设计在某些特定的角度范围不再适用。

综上所述，现有方法存在以下问题：因已估计径能量剩余而造成的估计偏差，移动端需要获取基站端的天线排布信息，忽视天线阵列在各角度特性不同而对全角度域使用相同的码本。

发明内容

为了对这些技术和实施例有一个基本的理解，下面给出了一个或多个实施例的简单概括。该概括部分不是对所有预期实施例的详尽概述，其既不是要确定所有实施例的关键或重要组成元素也不是描绘任何或所有实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，以此作为后面的详细说明的前奏。

在一个方面,一种适用于多径信道下的逐径信道估计方法，如图1所示，包括：

S1:初始化l＝1,生成多级码本集合F_l＝{F_l,s|s＝1,…,S}，该码本包含S级码字，且随着级数的增加，每一级码字对应更高精度的角度范围。

S2:估计第l条径，获取该径的角度信息θ(l)。

S3:对F_l中的每级码字进行修改，删除每级码字中对准θ(l)方向的波束赋形矢量分量，得到用于估计剩余径的新码本集合F_l+1。

S4:l＝l+1,重复S2-S3直至估计出所有信道径信息。