[发明专利]一种基于压缩感知和大规模MIMO的自适应信道估计方法

摘要

本发明公开了一种基于压缩感知和大规模MIMO的自适应信道估计方法，属于无线通信技术领域。本发明包括：获取信道矩阵在角度域分解U_r、U_t，并计算对应的测量矩阵Φ、感知测量值Y；基于系统前一时刻的索引集Γ_n‑1、测量矩阵Φ、感知测量值Y迭代计算共享信道参数估计值由Φ、Y迭代求解稀疏信号估计值最后，基于发射天线数M、发射天线的信噪比P、发射天线的导频长度T根据公式得到信道矩阵估计值本发明的信道估计不需要已知共享信道信息，自适应利用前一时刻的索引集，比传统子空间追踪算法具有更小的误差。

主权项

1.一种基于压缩感知和大规模MIMO的自适应信道估计方法，用于基站端和移动端均为均匀线阵的MIMO系统中，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：获取信道矩阵在角度域的分解矩阵U_r、U_t，其中U_r为N×N酉矩阵，U_t为M×M酉矩阵，M表示基站端的发射天线数、N表示移动端的接收天线数；获取移动端接收信号Z、导频Θ，根据公式Y＝Z^HU_r计算测量矩阵Φ、感知测量值Y，其中T为基站端每根发射天线的导频长度，上标“H”表示共轭转置；步骤2：基于MIMO系统前一时刻的索引集Γ_n‑1、测量矩阵Φ、感知测量值Y迭代计算共享信道参数估计值步骤201：初始化索引集Γ′＝φ，参数R′＝Y；步骤202：根据公式计算参数，其中(Φ^HR′)^λ表示由索引λ确定的矩阵Φ^HR′中对应的行向量，符号“|| ||₂”表示2范数，矩阵Φ^HR′中的上标“H”表示共轭转置；步骤203：更新索引集Γ′：Γ′＝Γ′∪λ；步骤204：根据公式且G^{[{1,2,…,M}\Γ′]}＝0计算参数G^[Γ′]，其中上标“[·]”表示取对应行向量，下标“[·]”表示取对应列向量，{1,2,…,M}\Γ′表示集合{1,2,…,M}减去集合Γ′后得到的集合，即符号“\”表示两个集合相减，表示关于Φ_[Γ′_]的伪逆；步骤205：更新参数R′：R′＝Y‑Φ[Γ′]G[Γ′]；步骤206：判断索引集Γ′的元素个数是否等于索引集Γn‑1的元素个数，若是，则执行步骤207；否则执行步骤202；步骤207：输出步骤3：基于步骤2得到的共享信道参数估计值测量矩阵Φ、感知测量值Y迭代求解稀疏信号估计值301：初始化迭代次数d＝0，索引集Γ＝φ，残差R＝Y；302：取索引集Γ_a＝Γ∪Γ_x∪Γ_y，其中其中Γ_n‑1表示前一时刻索引集，|Γ_b|表示索引集Γ_b的个数，符号“|| ||₂”表示2范数，上标“[·]”表示取对应行向量，即表示由索引集Γ_b中索引确定的矩阵Φ^HR中对应行向量组成的矩阵，矩阵Φ^HR中的上标“H”表示共轭转置；|Γ_c|表示索引集Γ_c的个数，符号“\”表示两个集合相减，S_n为当前时刻的稀疏信号的稀疏度；303：根据公式且计算参数G，其中下标“[·]”表示取对应列向量，即表示由索引集Γ_a中索引确定的Φ中对应列向量组成的矩阵，上标表示伪逆，即表示关于的伪逆；304：根据公式计算索引集Γ_d+1，其中表示由索引集Γ_b中索引确定的G中对应行向量组成的矩阵，表示由索引集Γ_c中索引确定的G中对应行向量组成的矩阵；305：根据公式计算且计算稀疏信号估计值306：根据公式计算残差R_d+1；若||R_d+1||₂＞||R||₂，则执行步骤308；否则执行步骤307；307：更新索引集Γ＝Γd+1，残差R＝Rd+1，迭代次数d＝d+1后，再执行步骤302；308：令稀疏信号估计值并输出，其中表示上一次迭代求解到的稀疏信号估计值；步骤4：根据公式得到信道矩阵估计值其中P表示基站发射天线的信噪比。