欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 202011573510X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于角度网格优化与范数约束的毫米波信道估计方法,该方法应用场景为:采用混合波束成形结构的单用户毫米波大规模MIMO通信系统;天线阵列为均匀线性阵,其特征在于该方法具体步骤是:

步骤(1).根据接收信号和波束成形矩阵估计到达角AoA和离开角AoD,优化角度网格:(1.1).估计AoA和AoD:已知接收信号矩阵 其中H

W为W的共轭转置,W表示接收端的预编码矩阵, 为信道矩阵, 表示路径复增益矩阵,NT为发射端天线个数,NR为接收端天线个数,L为信道路径数,F表示表示发射端的预编码矩阵, 是以{xp}为对角元素的矩阵,xp表示导频符号, 为发射端导频波束, 为接收端导频波束, 为噪声矩阵,AR和AT分别对应于AoA、AoD的阵列响应矩阵,去掉下标,则有 A(n)表示该阵列响应矩阵的第n列,θ对应于AoA或AoD;,λ表示信号波长,d表示天线间距,N为发射端或接收端的天线数;发射端与接收端的波束成形矩阵分别为F=FRFFBB和W=WRFWBB,其中RF波束成形矩阵FRF与WRF定义为DFT矩阵,基带预编码矩阵FBB与WBB定义为单位阵,因此波束成形矩阵F与W都为DFT矩阵;DFT矩阵第i行第j列元素表示为: 因此,在已知接收信号矩阵与波束成形矩阵的情况下,根据接收信号与角度、波束成形矩阵之间的联系,估计出L条路径的AoA和AoD;首先,找到Y中前L个模值最大的元素的索引,索引中包括这L个元素的行数row与列数col的信息;接着根据L个行数与接收端波束成形矩阵W估计出对应L条路径的AoA,根据L个列数与发射端波束成形矩阵F估计出对应L条路径的AoD,具体有:r

其中,N为发射端或接收端的天线数;当为row时,N对应为NR,θ对应为θ,即AoA;当为colt

时,N对应为NT,θ对应为θ,即AoD;

(1.2).根据AoA和AoD的估计值简化阵列响应矩阵:得到估计值AoA和AoD对应的cos(θ)后,从划分角度网格得到的 中找到与cos(θ)相对应最接近的L个网格,得到这L个角度网格的位置索引,然后将 和 中该L个位置索引所对应的列保留,其他无关列的元素置为0,得到新的阵列响应矩阵 和 完成对划分网格后的阵列响应矩阵的简化;;其中为网格划分的角度, 和 分别划分网格后得到的对应于AoA、AoD的阵列响应矩阵;

步骤 (2) .根 据优化 角度网格 后得到的 和 则等效 感知矩阵被重写为:

其中 表示 的伴随矩阵;

步骤(3).求解信道估计优化问题的最优解:(3.1).信道估计优化问题:根据上述步骤,接收端的接收信号重写为:为 的向量化形式, 表示 和 对应下的路径复增益矩阵,n为噪声向量,因此基于压缩感知理论,同时对信道参数 引入l2范数约束,得到毫米波信道估计优化问题为:为待估计的信道参数,y为已知的接收端信号,μ为约束项的惩罚因子;通过设计算法来求解该优化问题的最优解,进而实现对毫米波信道的估计;

(3.2).求解最优解:在上述步骤中得到的信道估计优化问题是一个凸优化问题,因此直接对目标函数求关于待估计参数的一阶导,且其一阶导等于0时所对应的待估计参数的值即为该凸优化问题的全局最优解;

对目标函数 关于待估计数 求一阶导为:令一阶导等于0,得表达式:

其中 是一个以μ为对角元素、其余元素为0的矩阵;

则求逆可得信道参数 的估计值为:步骤(4).重构信道矩阵:将估计值 逆向量化可得 由此根据基于网格的和 以及 得到信道矩阵的估计值 为: