三维信道模型约束下的大规模MIMO信道估计方法

朱瑞芳,张国梅,曹艳梅

(西安交通大学电子与信息学部,710049,西安)

随着移动智能终端的日益普及和移动数据业务的爆炸式增长,人们对无线通信系统的频谱利用率提出了更高的要求。大规模MIMO技术通过在基站(BSs)配置大规模天线来满足在相同时频资源上服务大量用户的要求,具有很高的频谱利用率,成为了5G系统的关键技术[1-2]。为了有效克服部署大规模天线带来的高硬件成本和高功耗问题,在基站端的射频端口处配置1 bit模数转换器成为一种潜在的解决方案[3-5]。然而,1 bit量化会导致接收信号中的幅度信息和相位信息严重损失,进而造成上行链路信道估计和数据检测的精度显著降低。此外,在时分双工(TDD)系统中,质量较差的上行信道估计结果还会恶化依赖于上行信道估计的下行传输性能。因此,如何从1 bit大规模MIMO严重失真的非线性接收信号中更准确地恢复信道信息,成为1 bit大规模MIMO部署面临的巨大挑战。

目前,基于导频的信道估计方法在1 bit大规模MIMO系统中仍然应用广泛[6]。文献[7]研究了最小二乘信道估计方法在1 bit大规模MIMO系统中的应用,实验结果表明其估计精度很低;文献[8]提出了一种基于回溯线性搜索算法的最大似然估计方法,以牺牲计算复杂度为代价仅换取了估计精度在一定程度上的提升;文献[9]基于1 bit毫米波MIMO系统信道矩阵的稀疏特性,提出了一种改进的期望最大(EM)信道估计方法。文献[10]进一步提出了一种近似最大似然信道估计器,相比于EM估计器具有更好的估计质量且能更好地支持高阶星座。……