[发明专利]一种基于DFT域的无网格化大规模MIMO信道估计算法

说明书

本发明涉及大规模阵列信号处理领域，具体涉及一种基于DFT域的无网格化大规模MIMO信道估计算法。根据大规模MIMO上行混合预编码系统模型利用DFT运算求取量化角度初始估计值，其次利用信号空间和噪声子空间的正交关系，构建关于网格误差的目标函数，通过对目标函数的一阶泰勒展开迭代获得角度的网格偏差值，然后通过最小二乘法估计散射系数，重构信道矩阵；本发明在解决网格失配问题时，无需将网格再细化分，实现了无网格化，有效的改善了参数离网问题，相比于现有的DFT域方法，具备更好的估计精度，并且在低信噪比下优势明显。

技术领域

本发明涉及大规模阵列信号处理领域，具体涉及一种基于DFT域的无网格化大规模MIMO信道估计算法。

背景技术

大规模MIMO技术被认为未来5G移动通讯系统的备选技术之一，具有巨大的系统容量和频谱效率。

由于毫米波段的采用，路径衰落成为大规模MIMO系统的主要限制之一，为了改善上述缺陷，一般采用大规模天线结构的集成增益来减小衰落的影响。但是过多的天线带来射频链的大幅增加，使得系统的功率消耗以及硬件成本难以负担。基于此，许多混合预编码系统结构被提出用来降低射频链的个数。但是，预编码技术的优越性能发挥需要获取高精度的信道信息(channel state information,CSI)，而传统的信道估计算法在大规模MIMO系统中由于天线数目的巨增带来高复杂度，低精度等问题，从而不再适用。因此，具备低复杂度且高精度的信道估计算法成为大规模MIMO系统中亟待解决的问题。

目前针对混合预编码结构的大规模MIMO系统，研究者提出了许多新型信道估计算法。一方面，利用毫米波信道的稀疏特性，许多基于压缩感知(Compressed Sensing,CS)的信道估计算法被提出。文献(J.Lee,G.T.Gil and Y.H.Lee.Channel Estimation viaOrthogonal Matching Pursuit for Hybrid MIMO Systems in Millimeter WaveCommunications.IEEE Transactions on Communications,vol.64,no.6,pp.2370-2386,June 2016.)利用等距特性约束设计新的预编码矩阵结构，提高了OMP算法的估计性能和恢复概率，同时分析了所提算法估计误差的上下确界。另一方面，利用MUSIC技术的优越特质，为了实现超分辨的信道估计，许多基于MUSIC的框架被提出，文献(Z.Guo,X.Wang andW.Heng.Millimeter-Wave Channel Estimation Based on2-D Beamspace MUSICMethod.IEEE Transactions on Wireless Communications,vol.16,no.8,pp.5384-5394,Aug.2017.)提出利用波束域MUSIC来进行超分辨的AoAs/AoDs获取，同时给出避免角度模糊情况的充分条件，有效的提高了恢复概率和估计精度。

上述算法均假设信道参数AoAs/AoDs位于固定的网格点上，但事实上，角度分布于连续空间之中，当AoAs/AoDs不在网格上时，该类算法性能严重受限。为了改善上述问题，同时避免过高的时间负担，许多基于DFT的算法被提出。