[发明专利]大规模MIMO系统中基于冗余字典的下行链路信道估计方法

说明书

本发明公开了一种大规模MIMO系统中基于冗余字典的下行链路信道估计方法，包括：对FDD大规模MIMO的上行链路信道稀疏表示的支持集进行估计得到上行链路支持集；通过冗余字典和所述上行链路支持集，对下行链路空域信道的支持集进行估计得到下行链路支持集；构建FDD大规模MIMO系统的下行链路导频信号接收模型；利用上述下行链路导频信号接收模型，基于贝叶斯推断和下行链路支持集对下行链路空域信道进行信道估计。本发明方法不需要信道的稀疏性信息，同时利用了上行信道信息和冗余字典，来改善信道估计精度，具有良好的信道估计效果。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更具体地，涉及一种大规模MIMO系统中基于冗余字典的下行链路信道估计方法。

背景技术

大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术是5G无线通信系统的重要核心技术。获得精确的信道状态信息是提升大规模MIMO系统性能的关键。在频分双工(Frequency Division Duplexing，FDD)模式大规模MIMO系统中，采用原有的在长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统中的下行链路信道估计方法面临很大挑战，随着天线数目的增加，反馈开销和导频开销也将急剧增加。因此，FDD条件下的大规模MIMO系统的信道估计问题非常重要。

在大规模MIMO系统中，一般基站安装有几十甚至上百根天线，而在实际无线传播环境中占据主要能量的多径数目是有限的，因此，大规模MIMO的信道在空域具有稀疏性。在FDD系统中，由于上下行链路传输使用的频率不同，信道互易性不满足；但是当频率差距不是太大时，传输环境和其中的反射体对上下行链路传输的影响近似是相同的。在2002年COST 273工作组的《Spatial reciprocity of uplink and downlink radio channels infdd systems》文档和2003年European Transactions on Telecommunications的《Geometry-based directional model for mobile radio channels principles andimplementation》文献中分析了FDD条件下的上下行链路的空域互易性，表明上下行链路的主要路径波达方向的角度差异很小，上下行链路的角度功率谱强相关。因此，通过利用这种联系可以进一步提升信道估计效果。在论文《Downlink compressive channel estimationwith support diagnosis in FDD massive MIMO》中提出了利用这种上下行链路空域信道的关系，通过压缩感知的处理框架来进行信道估计；但是由于信道路径传输方向未必能够和正交字典表示的方向一致，存在泄漏效应，并且信道的稀疏度未知，这些因素都会影响信道估计精度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种FDD大规模MIMO系统中的下行信道估计方法，即大规模MIMO系统在FDD条件下的基于贝叶斯推断的信道估计方法，该方法利用上下行链路信道的空域相关性，通过将上行链路空域信道估计结果融入到基于贝叶斯推断的下行信道估计过程中，从而改善下行链路信道估计的性能。同时，为了减少由于正交字典表征的信道路径方向与实际传输方向不一致带来的泄漏效应，在本发明中采用冗余字典来代替傅里叶变换矩阵来表征信道来增强信道稀疏性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种FDD大规模MIMO系统中的基于上行链路信道信息和冗余字典的贝叶斯推断的下行信道估计方法，包括以下步骤：

步骤1：对大规模MIMO的上行链路信道稀疏表示的支持集进行估计。