一种60GHz室内场景下MIMO系统信道估计方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信领域，尤其设及一种60G化室内场景下MIMO系统信道估计方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 为了适应传输数据量的飞速增长，第四代移动通信(Foudh Generation,4G)系统 采用了许多技术来提高数据的传输速率，例如载波聚合、多输入多输出天线系统 (Multiple-I吨Ut Multiple-〇u1:put ,MIMO)等。但是随着更高质量的通信需求，4G系统已然 不能提供指数增长的数据量，因此新的频谱接入和空口设计是第五代移动通信（Fifth Generation，5G)中将要考虑的关键技术。
[0003] 毫米波频段（30G化-300GHz)可W提供大于IG化W上的带宽（60G化可W提供5-7G化带宽），比现有的移动通信的带宽大上百倍，因此毫米波频段成为了5G系统的候选频 段。由于60GH频段相对于低频来说有一些传播限制，例如:高路径损耗、氧气和水蒸气对频 段的吸收损耗达到峰值、反射损耗严重、传播距离短等限制。因此，对于60G化来说主要的传 播路径为直射路径化ine-〇f-sight，L0S)和一阶反射路径，可W用于室内和短距离通信。由 于60G化的波长为5mm，因此基站端可W在很小的区域内放置成百上千根天线，运种技术叫 做大规模多输入多输出天线技术(Massive MIMO)。
[0004] 大规模多天线阵列系统被认为是未来5G最具潜力的传输技术。在大规模天线阵列 系统中，基站天线数及端口数将大幅度提升，甚至可支持配置上百根天线和上千根天线端 口的大规模天线，并通过空分多址(Space Division Multiple Access,SDMA)、多用户MIMO (Multiuser MIMI0，MU-MIM0)等技术支持更多用户设备的空间复用传输，数倍提升系统频 谱效率。大规模天线还可用于高频段，通过自适应波束赋形补偿较高的路径损耗。理论上， 大规模MIMO系统能够消除用户设备间干扰、显著提升系统的能量效率和频谱效率、增加链 路的可靠性和鲁棒性W及简化信号处理复杂度。
[0005] 众所周知，系统的性能依赖于信道状态信息（化annel state Info;rmation,CSI) 的准确度，因此，大规模多天线系统的性能依赖于在基站(Base S化tion，BS)端信道状态信 息的精确获取。根据传统正交训练导频机制，最优训练序列的数量和发送天线的个数成正 比。因此，在大规模MIMO系统中下行所需正交导频个数将急剧增加。由于信道的相干时间有 限，发送很长的导频序列将会缩短数据的传输时间，因此传统的时分双工(Time Division Duplexing, TDD)模式下是根据信道互易性利用上行信道的估计值来得到下行信道状态信 息。但是，在TDD系统中，由于上下行射频电路之间的校准误差的影响，使得信道不完全互 易，导致下行信道估计的精度下降，影响系统的性能。在频分双工(Frequency Division Duplexing, FDD)模式下根据用户设备进行信道估计之后反馈给基站端的方法进行信道估 计，由于系统正交导频数量有限，因此非正交导频的应用变得不可避免，就带来了导频污染 的问题。为了减小下行训练和反馈开销，现有的信道估计方式或者利用了信道的统计特性 或者采取了闭环的训练结构。然而，信道估计存在导频污染并且开销依然很大，有待进一步 优化。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的缺陷，本发明提出了解决上述技术问题的一种60GHz室内场景下 MIMO系统信道估计方法及装置，W解决现有技术60G化室内场景下MIMO系统上行信道估计 中存在的导频污染和下行信道估计存在正交导频资源开销巨大的问题。
[0007] 第一方面，本发明提供一种60G化室内场景下MIMO系统信道估计方法，包括：
[0008] 获取每个用户设备信道的各第一信道估计值；
[0009] 对所述各第一信道估计值做二维离散傅里叶变换，获取每个用户设备信道的各空 间模式点集；
[0010] 根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行分组，对同一组用户使用相同导 频，获取每组中每个用户设备的第二信道估计值，W实现对60G化室内场景下MIMO系统的信 道估计。
[0011] 优选的，所述对所述各第一信道估计值做二维离散傅里叶变换之前，所述方法还 包括：
[0012] 对所述各第一信道估计值进行空间旋转。
[0013] 优选的，所述根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行分组，具体为：
[0014] 当所述信道为上行信道时，根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行分组， W使分组结果满足同组内的用户设备的所述空间模式点集完全不重叠；同组内的用户设备 的所述空间模式点集的距离大于预设距离;分组数目小于且最接近于正交训练序列的数目 的条件。
[0015] 优选的，所述根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行分组，具体为：
[0016] 当所述信道为下行信道时，根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行分组， W使分组结果满足同组内的用户设备的所述空间模式点集完全重叠，或者同组内的用户设 备的所述空间模式点集不重叠；同组内的用户设备间的所述空间模式点集的距离大于预设 距离;分组数目最小的条件。
[0017] 优选的，所述对所述各第一信道估计值做二维离散傅里叶变换，获取每个用户设 备信道的各空间模式点集，具体为：
[0018] 对所述各第一信道估计值做二维离散傅里叶变换，获取每个用户设备信道的各空 间模式点集的信道能量值大于预设百分比值的各空间模式点集。
[0019 ]第二方面，本发明提供一种60GHz室内场景下MIMO信道估计的装置，包括：
[0020] 第一信道估计值获取模块，获取每个用户设备信道的各第一信道估计值；
[0021] 空间模式点集获取模块，用于对所述各第一信道估计值做二维离散傅里叶变换， 获取每个用户设备信道的各空间模式点集；
[0022] 第二信道估计值获取模块；用于根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行 分组，对同一组用户使用相同导频，获取每组中每个用户设备的第二信道估计值，W实现对 60G化室内场景下MIMO系统的信道估计。
[0023] 优选的，所述装置还包括：
[0024] 旋转模块，用于对所述各第一信道估计值进行空间旋转。
[0025] 优选的，所述第二信道估计值获取模块，具体用于：
[0026] 当所述信道为上行信道时，根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行分组， W使分组结果满足同组内的用户设备的所述空间模式点集完全不重叠；同组内的用户设备 的所述空间模式点集的距离大于预设距离;分组数目小于且最接近于正交训练序列的数目 的条件，获取每组中每个用户设备的第二信道估计值，W实现对60GHz室内场景下MIMO系统 的信道估计。
[0027] 优选的，所述第二信道估计值获取模块，具体用于：
[0028] 当所述信道为下行信道时，根据所述各空间模式点集，对所有用户设备进行分组， W使分组结果满足同组内的用户设备的所述空间模式点集完全重叠，或者同组内的用户设 备的所述空间模式点集不重叠；同组内的用户设备的所述空间模式点集的距离大于预设距 离;分组数目最小的条件，获取每组中每个用户设备的第二信道估计值，W实现对60G化室 内场景下MIMO系统的信道估计。
[0029] 优选的，其特征在于，所述空间模式点集获取模块，具体用于对所述各第一信道估 计值做二维离散傅里叶变换，获取每个用户设备信道的各空间模式点集的信道能量值大于 预设百分比值的各空间模式点集。
[0030] 由上述技术方案可知，本发明提供的一种60G化室内场景下MIMO系统信道估计方 法，W二维离散傅里叶变换作为正交基的空间基展开模型来参数化用户设备信道，降低了 未知信道参数的维度、减少了训练和反馈开销、减轻了导频污染，此外本发明同时适用于 TDD和抑D系统，并能够消除校准误差、信道互易性等传统信道估计中的固有问题。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明一实施例提供的60G化室内场景下MIMO系统信道估计方法的流程示 意图；
[0032] 图2为本发明一实施例提供的60G化室内场景60G化室内场景下MIMO系统模型图；
[0033] 图3为本发明一实施例提供的用户设备单径信道Spatial Pattern的稀疏特征；
[0034] 图4为本发明一实施例提供的用户设备多径信道Spatial Pattern的稀疏特征；
[0035] 图5为本发明一实施例提供的信道估计机制的时序图；
[0036] 图6为本发明一实施例提供的上行信道估计均方误差曲线对比图；
[0037] 图7为本发明一实施例提供的下行信道估计均方误差曲线对比图；
[0038] 图8为本发明一实施例提供的下行信道有分组和相位旋转因子估计均方误差曲线 对比图；
[0039] 图9为本发明一实施例提供的60G化室内场景下MIMO系统信道估计装置的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。W下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0041] 本发明提供的60G化室内场景下MIMO系统信道估计方法，根据二维大规模天线面 阵的特征，提出信道空间二维正交基展开模型，对上行初始估计信道做二维离散傅里叶变 换（Two-dimension Discrete Fourier Transform, 2D-DFT)得到空间域的空间模式 (Spatial化ttern)点，其中每一条路径对应的信道做完2D-DFT后的格点与一个Spatial Pattern对应;根据空间域的稀疏特性，在空间域内W对准用户设备的Spatia