多天線毫米波系統(tǒng)中基于張量分解的信道估計方法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，用戶對無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益增加。這對物理層無線通信系統(tǒng)的設(shè)計帶來了更多的挑戰(zhàn)。為了保證無線通信產(chǎn)品能為用戶提供更快、更可靠、更節(jié)能的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，將無線通信傳輸頻段擴(kuò)展到高頻段成為未來無線通信發(fā)展的主要趨勢之一。因此毫米波通信技術(shù)作為下一代蜂窩網(wǎng)無線通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一已成為工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的共識。
　　為了更好的提高頻譜利用率以及克服傳輸中的路徑損耗，在基站與用戶端都會采用多天線的設(shè)計方式以提供更多的傳輸

2、自由度。同時，為了降低射頻鏈路的能量消耗，射頻通道數(shù)通常會小于天線數(shù)。進(jìn)一步，為了有效地進(jìn)行預(yù)編碼/波束賦形，基站端與用戶端都需要獲得各自對應(yīng)的信道狀態(tài)信息。對于頻分雙工——Frequency Division Duplex(FDD)的系統(tǒng)，發(fā)射端(基站或者用戶端)需要傳輸導(dǎo)頻信號給接收端，接收端通過該導(dǎo)頻估計信道，接著再將估計出的信道狀態(tài)信息反饋到發(fā)射端，從而保證發(fā)射端能夠使用信道狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)編碼設(shè)計。對于時分雙工——Time Di

3、vision Duplex(TDD)的系統(tǒng)，發(fā)射端可以利用接收信道與傳輸信道的互易性，通過估計出的接收信道狀態(tài)信息來進(jìn)行發(fā)射的預(yù)編碼設(shè)計。
　　對于以上討論的FDD與TDD兩種傳輸制式，本文主要針對基站作為數(shù)據(jù)傳輸端的情形進(jìn)行討論；即對于FDD系統(tǒng)，主要討論用戶端如何獲取用于反饋的下行信道狀態(tài)信息；對于TDD系統(tǒng)，主要討論基站端如何獲取上行信道狀態(tài)信息用于下行預(yù)編碼的設(shè)計。進(jìn)一步，由于基站與用戶端都采用了數(shù)?；旌系亩嗵炀€結(jié)構(gòu)，如果

4、采用傳統(tǒng)的空域正交導(dǎo)頻設(shè)計方式將大幅增加信道估計的導(dǎo)頻開銷。為了有效的解決該問題，可以利用毫米波信道有限散射的特點(diǎn)，即信道可以被有限的參數(shù)所描述。這種特點(diǎn)表現(xiàn)為多天線系統(tǒng)角度域的稀疏性以及系統(tǒng)響應(yīng)在時間域的稀疏性。
　　因此，本文的研究重點(diǎn)為如何利用該稀疏性有效地降低信道估計的導(dǎo)頻開銷。本文提出以張量作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)頻傳輸架構(gòu)，同時以張量分解作為有效的數(shù)學(xué)工具來處理上述的FDD與TDD傳輸制式下的信道估計問題。具體的，對于FD

5、D的傳輸制式，本文討論多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的下行信道估計問題，利用多載波多天線收發(fā)端信道固有的三階低秩張量結(jié)構(gòu)，提出將接收導(dǎo)頻信號建模為三階張量，并給出基于張量分解的信道估計與分析方法。對于TDD的信道估計問題，本文先討論單載波多天線的上行信道估計問題，利用多用戶多天線收發(fā)端信道固有的三階低秩張量結(jié)構(gòu)，提出基于張量分解的信道估計方法；此外也簡要討論了多天線正交頻分復(fù)用系統(tǒng)下基于張量分解的上行信道估計方法。
　　對于以上的建模與