[发明专利]一种大规模MIMO系统中基于1比特压缩感知的信道反馈方法

权利要求书

1.一种FDD大规模MIMO系统中基于1比特压缩感知的信道反馈方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：用户端接收基站发送的导频信号，进行信道估计得到下行链路信道估计；并利用冗余字典，得到下行链路信道估计的稀疏表示；步骤1具体包括：

设FDD大规模MIMO系统中的基站配备有N根均匀线形放置的天线，用户端配备有单根天线，基站向用户端发送导频信号下行链路信道为ρ^d为下行链路信噪比，T^d为导频长度，为接收端高斯白噪声，方差为σ²，则接收到的信号为

由于下行链路信道具有稀疏性，信道估计采用了冗余字典D^d，因此其中M＞N，为冗余字典，每一列由阵列的导向矢量构成；为下行链路信道的空域表示，因此，接收信号表示为

其中从而得到下行链路信道在冗余字典D^d上的稀疏表示估计

步骤2：用户端采用1比特压缩感知方法对下行链路信道估计的稀疏表示进行1比特压缩测量，得到测量比特流并反馈到基站端；包括：

步骤2a:对下行链路信道的稀疏表示估计进行压缩测量，得到y；

步骤2b:将压缩测量得到的复矢量y写成实数形式，然后进行1比特量化；

步骤3：基站端采用贝叶斯推断方法，利用用户端反馈的比特流进行信道信息恢复，具体为：设中的元素满足高斯分布为中的元素，其中α_i为高斯分布的精度，且α_i满足伽马分布Gamma(α_i|a_i,b_i)，采用逻辑函数来近似sgn(.)函数得到后验概率的近似表示；然后利用贝叶斯推断方法来得到的估计值所述步骤3具体包括：

步骤3a：初始化模型参数a_i,b_i,δ_i和α_i；

步骤3b：计算的均值μ和方差φ，和的期望值如下：

其中φ_i,i和μ_i分别为φ和μ的第i个对角元素和第i个元素；

步骤3c：更新模型隐参数如下：

其中为矩阵的第i行矢量；L为测量矩阵B的行数；

步骤3d：恢复估计信道的复数形式；

根据和恢复得到然后利用恢复得到下行信道。

2.如权利要求1所述的FDD大规模MIMO系统中基于1比特压缩感知的信道反馈方法，其特征在于，所述步骤2a具体为：

记1比特压缩采用测量矩阵为B中的元素为复高斯随机变量，均值为0，方差为1/L，则有

3.如权利要求1或2所述的FDD大规模MIMO系统中基于1比特压缩感知的信道反馈方法，其特征在于，所述步骤2b具体为：

采用sgn(.)函数对复矢量y进行量化的过程如下：

其中sgn(.)为符号函数，对其中的每一个元素判断其是否大于0，如果元素值大于0，则函数输出为1；否则函数输出为0；y为复值矢量，无法进行1比特量化，通过将y表示成由实部和虚部构成的实值矢量然后对实值矢量通过sgn(.)函数进行1比特量化得到比特流Re(.)表示求实部，Im(.)表示求虚部。

4.如权利要求1所述的FDD大规模MIMO系统中基于1比特压缩感知的信道反馈方法，其特征在于，当T^d≥N时，采用最小二乘法或者最小均方误差方法来进行求解；当T^d≤N时，采用稀疏恢复的方法进行求解。