【摘要】：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、高清視頻、物聯(lián)網(wǎng)、公共安全等行業(yè)的飛速發(fā)展,4G網(wǎng)絡(luò)的通信容量已無法承載各應(yīng)用領(lǐng)域的高速需求。目前5G通信技術(shù)的研發(fā)工作正在穩(wěn)步推進(jìn),大規(guī)模MIMO技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)之一。大規(guī)模MIMO技術(shù)通過龐大的天線數(shù)量以及波束空間復(fù)用的特性可極大地提高通信系統(tǒng)的容量,但其優(yōu)勢是建立在基站能獲得準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息上的。隨著天線和用戶數(shù)量的增加,導(dǎo)頻開銷和信道矩陣維度均不斷增加,信道估計(jì)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的信道估計(jì)算法無法滿足大規(guī)模MIMO系統(tǒng)對(duì)信道估計(jì)的要求,因此,本文致力于解決大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下信道估計(jì)問題。針對(duì)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)低頻寬帶無線信道下行鏈路信道估計(jì)問題,為減少系統(tǒng)導(dǎo)頻開銷同時(shí)提高估計(jì)精度,我們提出了一種自適應(yīng)學(xué)習(xí)信道稀疏特征的信道估計(jì)方法。首先,基于壓縮感知理論,將大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中的信道估計(jì)問題轉(zhuǎn)換到貝葉斯框架中去解決。然后利用大規(guī)模MIMO信道的空間非平穩(wěn)特性,設(shè)計(jì)一個(gè)雙層高斯分類模型來捕獲信道稀疏特征。該模型中涉及兩類超參數(shù),一類超參數(shù)同時(shí)關(guān)聯(lián)所有天線,可捕獲信道中所有天線共有的稀疏特征;另一類超參數(shù)分別關(guān)聯(lián)每一根天線,可捕獲各天線獨(dú)有的稀疏特征。最后,通過變分貝葉斯推斷的方式估計(jì)出模型參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的估計(jì)。值得一提的是,該方法無需知道信道的稀疏度即可實(shí)現(xiàn)信道的自適應(yīng)估計(jì)。針對(duì)毫米波大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下的信道估計(jì)問題,為實(shí)現(xiàn)信道的精確估計(jì),基于毫米波信道在角度域的稀疏性以及相關(guān)優(yōu)化理論,創(chuàng)新性地提出了一種分兩階段的超精細(xì)信道估計(jì)方案。第一階段,通過變分貝葉斯推斷的方式估計(jì)信道相關(guān)參數(shù),將信道參數(shù)限定到可行域;第二階段,基于牛頓優(yōu)化法,通過迭代的方式更新相關(guān)信道參數(shù)使目標(biāo)函數(shù)最大化,實(shí)現(xiàn)信道的精確估計(jì)。所提算法在適中計(jì)算復(fù)雜度內(nèi),可大大降低訓(xùn)練資源的開銷。對(duì)于本文所提的兩種算法,我們通過MATLAB軟件從不同角度進(jìn)行仿真驗(yàn)證,同時(shí)與多種信道估計(jì)方法進(jìn)行對(duì)比,并繪制相應(yīng)的仿真曲線圖,驗(yàn)證了本文算法的可行性以及優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5

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本文編號(hào)：2799186