本技术涉及一种毫米波MIMO‑OFDM系统信道估计增强方法,重点解决现有方法未能有效利用稳定路径的先验信息,导致估计过程中存在不必要的计算开销和精度损失问题。其实现步骤为:1)对于每个子载波,基站(BS)在连续时间帧内配备不同的波束赋形矢量,用户(UE)在每个时间子帧独立检测传输信号;2)从接收信号中分离已知路径信息,得到先验和未知信息联合的张量切片,基于平行因子(PARAFAC)模型将其构建为三阶张量;3)利用先验信息优化交替最小二乘(ALS)算法,估计出三个因子矩阵,再利用最大似然(ML)估计得未知信道参数。本发明提出的信道估计增强方法能利用稳定路径的先验信息优化ALS算法,可以降低估计误差,提高系统性能。
背景技术
毫米波通信是一种利用30GHz至300GHz频段进行无线传输的先进通信技术。由于毫米波波长较短,可以在有限空间内部署多输入多输出(MIMO)天线阵列,通过波束赋形技术显著增强信号质量。该频段提供了丰富的频谱资源,同时也面临诸多挑战,包括传播路径损耗高、多径效应复杂,以及动态环境下信道快速变化等问题,因此精准的信道状态信息(CSI)估计成为其成功应用的关键。
毫米波通信中,信道可能因为移动性、环境变化等因素而发生快速变化,导致传统信道估计方法失效。在具有多路径的场景中,来自固定物体(如天花板、墙面等)的反射路径信息,通常是较为稳定的,因此可以作为先验信息为信道估计提供一个稳固的参考框架。在快速变化的环境中,已知路径的先验信息能够帮助系统更好地跟踪信道变化,通过对已知路径和未知路径的联合估计,可以降低信道估计误差,提高整体系统性能。
目前,已有较多文献围绕毫米波信道的CSI估计展开了研究。在Z. Gao、C. Hu、L.Dai和Z. Wang的论文(Channel Estimation for Millimeter-Wave Massive MIMO WithHybrid Precoding Over Frequency-Selective Fading Channels [J]. IEEE Commun.Lett., vol. 20, no. 6, pp. 1259-1262, June 2016.)中,针对在具有频率选择性的宽带信道上运行的毫米波系统,利用毫米波宽带频率选择性衰落信道的角域结构稀疏性,提出了基于分布式压缩感知的方法。在Z. Zhou、J. Fang、L. Yang,、H. Li、Z. Chen和R. S.Blum的论文(Low-Rank Tensor Decomposition-Aided Channel Estimation forMillimeter Wave MIMO-OFDM Systems [J]. IEEE J. Sel. Areas Commun. , vol. 35,no. 7, pp. 1524-1538, July 2017.)中,利用毫米波信道的稀疏散射特性,提出了一种基于平行因子(PARAFAC)分解的信道参数估计方法。然而,这些研究并未充分考虑到路径间稳定性的差异,通常将所有路径视为未知路径进行估计,未能有效利用稳定路径的先验信息,导致估计过程中存在不必要的计算开销和精度损失。
实现思路