1.一种低复杂度的毫米波系统信道估计方法,其特征在于,该方法使用压缩感知的思想,通过进行两次信道稀疏建模和信道估计过程,实现毫米波系统的信道估计,具体步骤如下:步骤1,建立接收信号模型,并初始化参数:接收端定义N1为第一次信道估计时使用的稀疏基的量化精度,N2为第二次信道估计时使用的稀疏基的量化精度, 为在第二次估计时量化角度的个数,残差为信道实际值与信道估计值之差;根据压缩感知原理,使用N1和N2分别建立一阶感知矩阵码本 和完备感知矩阵码本AS,初始迭代次数k=1,残差初始值r1=y,y为接收信号Y的向量表示形式;定义集合ΙBS、ΙUE和感知矩阵子码本 为空,分别用于所估计的波达角AOA和离开角AOD的角度索引以及感知矩阵码本的子码本;
步骤2,接收端检索一阶感知矩阵码本 估计出波达角AOA和离开角AOD,然后根据N2和 建立AOA和AOD的部分角度索引集合JBS、JUE;
步骤3,接收端根据集合JBS、JUE,以N2作为量化精度,估计方位角;
步骤4,接收端根据步骤3中估计的方位角建立最小二乘优化问题,求解该问题得到信道衰落估计值;根据估计结果更新残差,若更新后的残差满足 则停止迭代,根据此时的信道衰落估计值完成信道矩阵重构,实现信道估计,否则令迭代次数加1,返回步骤2;其中,rk为第k次迭代的残差,rk-1为第k-1次迭代的残差,β是预设残差门限。
2.根据权利要求1所述的一种低复杂度的毫米波系统信道估计方法,其特征在于,步骤
1中建立接收信号模型的方法为:
接收信号Y为:
Y=(WRFWBB)HHFRFFBBX+Na其中, 表示模拟预编码矩阵, 表示数字预编码矩阵, 表示模拟合并矩阵, 表示数字合并矩阵, 表示信道矩阵, 表示加性高斯噪声矩阵, 为用户发送的的导频信号矩阵,NUE为用户端的发射天线数,为用户端的射频链路数,NBS为基站端的接收天线数, 为用户端的射频链路数,LUE为用户端发送数据流的长度,LBS为基站端接收数据流的长度;
对波达角θ和离开角 分别进行N点均匀量化,即将θ、 所在区间[0,π]等间隔划分成N个角度,得到角度集合θ=[θ1,...,θN],则,用户端阵列流型 为:
基站端阵列流型 为:
其中,λ表示波长,d表示天线间距;
信道H表示为:
对接收信号Y进行向量化,得到进行信道估计时所用的接收信号模型:其中,y表示接收信号Y的向量形式,P表示发送信号功率,F=FRFFBB.,W=WRFWBB,表示信道衰落矩阵Ha的向量形式, 表示加性高斯噪声Na的向量形式。
3.根据权利要求2所述的一种低复杂度的毫米波系统信道估计方法,其特征在于,步骤
1中一阶感知矩阵码本 和完备感知矩阵码本AS分别为:其中,当N=N1时,用户端阵列流型为
基站端阵列流型
当N=N2
时,用户端阵列流型
基站端阵列流型
4.根据权利要求3所述的一种低复杂度的毫米波系统信道估计方法,其特征在于,步骤
2具体为:
首先,接收端检索 获得 与rk间最相关的列,并记录其在 中的列索引m,即求解以下优化问题:其中, 表示 的第i1列,rk表示第k次迭代时的残差;
然后,以N1为精度,建立角度集合 其中,使用m分别估计出方位角在θ和 内的索引iUE、iBS:iBS=mod(m,N1)
其中, 表示大于等于n的最小整数,mod(a,b)表示对b整除以a的结果取余;
最后,以N2为精度,建立角度集合 其中,并以iUE、iBS为中心,从集合 和 中各选取 个元素,记录所选元素在 和 中的索引,建立部分角度索引集JBS、JUE,其中:
5.根据权利要求4所述的一种低复杂度的毫米波系统信道估计方法,其特征在于,步骤
3具体为:
首先,根据集合JUE、JBS,在AS中选取若干向量,建立二阶感知矩阵码本 所选取的向量a满足:a=AS[(JUE(i)-1)(JBS(j)-1)]其中,JBS(j)、JUE(i)分别表示集合JBS、JUE的第j、i个元素,AS(c)表示AS的第c列;
然后,检索 获得 与残差值rk间最相关的列,并记录其在 中的列索引 即求解以下优化问题:
根据步骤2所述集合 和 使用 分别估计方位角在 和 内的索引,记为jUE和jBS,存入ΙBS和ΙUE,其中:最后,将 中的第 列存入感知矩阵子码本 中,完成子码本的更新。
6.根据权利要求5所述的一种低复杂度的毫米波系统信道估计方法,其特征在于,步骤
4具体为:
首先,由 建立最小二乘问题,求解该问题估计信道衰落he:其中,h表示信道矩阵H的向量形式;
然后,根据估计的信道衰落he,更新残差:再后,判断更新后的残差rk是否满足: 若不满足则令迭代次数k加1,并返回步骤2;否则,退出迭代,记下当前迭代次数k,将当前的he通过集合ΙBS和ΙUE进行逆向量化,得到信道衰落矩阵Ha(ΙBS(q),ΙUE(q))=he(q)q=1,2,...,k其中,Ha(ΙBS(q),ΙUE(q))表示Ha的第ΙBS(q)行第ΙUE(q)列的元素,ΙBS(q)和ΙUE(q)分别表示集合ΙBS和ΙUE的第q个元素,he(q)表示he的第q个元素;
最后,根据阵列流型AUE和ABS,结合信道衰落矩阵Ha,完成信道矩阵的重构,实现信道估计,重构的信道矩阵为:H=AUEHaABS。