[发明专利]毫米波通信的十字形信道估计方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种毫米波通信的十字形信道估计方法、装置及系统，属于毫米波无线通信技术领域。其方法包括以下步骤：初始化选集为空集，根据信道选集能量占信道总能量的比值，计算选集元素个数J；根据毫米波波束域信道结构特性，将对信道向量的估计转化为对信道矩阵的估计，搜索信道矩阵能量最大的相邻两行以及能量最大的相邻两列，基于这两行两列选取J个元素，构成十字形的信道矩阵主要元素的选集；根据信道向量和信道矩阵的转化关系，得到信道向量主要元素选集，和信道矩阵主要元素选集的估计值；再调整信道矩阵主要元素的选集；输出结果。本发明可对毫米波波束域信道主要元素进行有效估计，能提高信道估计精度、降低计算复杂度。

技术领域

本发明涉及一种毫米波通信的十字形信道估计方法、装置及系统，属于毫米波无线通信技术领域。

背景技术

毫米波(Millimeter Wave)通信作为未来第五代(5G)移动通信系统的候选技术之一，受到了学术界、工业界以及政府的广泛关注。由于毫米波通信的频率范围从26.5GHz到300GHz，它可获得更丰富的频谱资源，从而满足更高的无线传输速率要求。而另一方面，频率的提高会带来严重的路径损耗，为了克服毫米波通信在无线传输中较高的路径损耗，毫米波通信系统通常采用多输入多输出(multi-input and multi-output，MIMO)技术实现波束成形，抵消路径损耗。此外，由于毫米波波长较短，可在更小尺寸上实现用于毫米波通信的多天线阵列，例如，在IEEE 802.11ad协议中32天线的毫米波通信已被商业化。

多天线毫米波通信系统的基本特征是，在基站配置一定数量的天线，在基站覆盖范围内的手机用户由于受限于手机尺寸只配置单根天线。为了抵消路径损耗，需要使用波束成形技术，目前主要有两种方式。第一种方式是使用透镜与开关网络，获得能量集中的波束域信道并进行波束选择，这种方式操作较为简单；第二种方式是使用移相器网络，获得角度精确的波束，这种方式设计较为复杂，但吞吐率性能比第一种方式更好。

对上述两种多天线毫米波通信系统而言，获取信道状态信息对于波束成形都很重要。第一种使用透镜与开关网络的方式可以直接获得波束域信道，第二种使用移相器网络的方式可以通过数学变换间接获得波束域信道，所以这两种方式都可以看成对于波束域的信道估计问题。

现有技术中，对于多天线毫米波通信的信道估计通常有两类方式，第一类是通过码本估计，有较好的估计精度，但是反馈量大；第二类是通过压缩感知稀疏信道估计，所需反馈量较小，但估计精度受制于波束域信道的功率泄露，如何提高压缩感知的估计精度仍旧是一个有待解决的问题。对于使用压缩感知技术对基于透镜与开关网络的毫米波系统进行信道估计的文献中，大多数文献研究的是二维透镜场景，只有文献[1]研究的是三维透镜场景(参考文献[1]：X.Gao，L.Dai，S.Han，C.-L.I，and F.Adachi，“Beamspacechannelestimation for 3D lens-based millimeter-wave massive MIMO systems，”inProc.IEEE WCSP，Yangzhou，China，Oct.2016，pp.1–5)。文献[1]提出了矩形信道估计方法，认为波束域信道主要能量集中在一个矩形的信道选集上。但我们研究发现，波束域信道主要能量集中在一个十字形信道矩阵选集上，因此提出了十字形信道估计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种毫米波通信的十字形信道估计方法、装置及系统，它可对波束域信道主要元素进行估计，提高信道估计精度，降低计算复杂度。

本发明的目的是这样实现的：

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种毫米波通信的十字形信道估计方法，所述方法包括以下步骤：