[发明专利]一种大规模MIMO系统中基站端导频辅助信道估计方法和系统

说明书

本发明公开了一种大规模MIMO系统中基站端导频辅助信道估计方法和系统，属于大规模MIMO无线通信领域。本发明根据信道数据在频域的强自相关特性，提出了一种大规模MIMO系统中基站端导频辅助信道估计方法，根据一些已知频点的CSI来恢复出所有频点上的CSI。采用的方法是图像处理领域里面的一种利用低分辨率图像重构出高分辨率图像的方法，将CSI看作是图像中的一个像素点，每个时刻上所有频点的CSI为一幅图像，利用其中一些已知频点上的CSI输入卷积残差网络模型来重构出所有频点上的CSI。该方法只需在频域上使用少数的导频信号，通过插值的方法可以恢复出所有频点上的CSI，并且能够保证较高的信道估计精度，有效地提升了系统的频谱利用效率和数据传输速率。

技术领域

本发明属于大规模多入多出(multi-input multi-output，MIMO)无线通信领域，更具体地，涉及一种大规模MIMO系统中基站端导频辅助信道估计方法和系统。

背景技术

大规模MIMO技术作为5G中的一项关键技术，近年来得到了广泛的研究。大规模MIMO技术通过在基站(base station，BS)端放置更多的天线，通常是成百上千根，同时服务多个用户，获得了更大的空间分集增益，进一步的提升了数据传输速率和链路的可靠性。为了充分发挥大规模MIMO系统的优势，准确信道状态信息(channel state information，CSI)的获取是必不可少的，一般是通过导频估计的方法进行CSI的估计。但在大规模MIMO系统中由于天线数量以及同时服务用户的增多，用于信道估计的导频资源的消耗也随之增加，这就使得用于数据传输的导频资源减少了，从而导致大规模MIMO系统性能的降低。因此迫切需要一种估计精度高且导频资源消耗少的信道估计方法。

传统的信道估计方法可以分为盲信道估计，半盲信道估计以及导频辅助的信道估计。盲信道估计是指无须在发端传送已知的导频序列仅依据接收到的信号进行的信道估计。利用调制信号本身固有的、与具体承载信息比特无关的一些特征，或是采用判决反馈的方法来进行信道估计的方法，又称无先验知识估计。由于盲估计算法不需要插入导频符号，因此它具有数据传输速率高和频谱利用率高的特点。盲信道估计必须是在接收到大量数据时才能够提取统计特性并对信道进行估计，并且它还具有计算复杂度高和算法收敛慢的缺点，因此盲信道估计的方法很难应用在实际中。导频辅助的信道估计方法在实际中应用的较多，导频辅助的信道估计方法是指在发送端将导频符号和数据符号同时发送出去，由于导频符号事先已知，可以通过一些方法估计出已知导频符号位置处的CSI，接着利用这些已知的CSI通过一定的方法来推出数据符号位置的CSI。基于导频辅助的信道估计虽然具有频谱利用效率低以及数据传输速率低的缺点，但是通过精心的导频设计可以在提高信道估计精度的同时降低信道估计的计算复杂度，因此在实际系统中应用较多。

为了解决传统的导频辅助的信道估计方法在应用于大规模MIMO系统时导频资源消耗严重且估计精度低的问题，本发明提出一种基于频域相关性的导频辅助信道估计方法，该方法利用频域的强自相关性，能够在保证较高估计精度的同时，大大降低用于信道估计的导频资源的消耗。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种大规模MIMO系统中基站端导频辅助信道估计方法和系统，其目的在于服现有技术存在的导频资源消耗严重、信道估计精度低等技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种大规模MIMO系统中基站端导频辅助信道估计方法，移动端任一天线A向基站端任一天线B发送OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)信号，所述OFDM信号同时包含OFDM导频和OFDM数据，基站端接收到OFDM信号后，对天线A和B之间的信道采用以下方法进行信道状态估计：

准备阶段：