一种基于矩阵束的信道预测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114696929A(43)申请公布日2022.07.01(21)申请号202210417432.7(22)申请日2022.04.20(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人尹海帆李伟东(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201专利代理师王颖翀(51)Int.Cl.H04B17/373(2015.01)H04B17/364(2015.01)H04B7/0456(2017.01)H04B7/06(2006.01)权利要求书3页说明书17页附图3页(54)发明名称一种基于矩阵束的信道预测方法(57)摘要本发明公开了一种基于矩阵束的信道预测方法，考虑了由用户端运动引起的多径时延变化的实际问题，针对信道的时变特性，尤其是时延的变化对信道的影响，通过构建三维矩阵束，估计不同时刻的时延，得到时延变化的规律，基于矩阵束的超分辨率方法，分别估计出了多径方位角、俯仰角、时变的时延和多普勒参数，并基于估计出的信道参数，重构信道，能够有效克服信道状态信息(CSI)过时对通信的不利影响，实现对未来时变信道的准确预测。CN114696929ACN114696929A权利要求书1/3页1.一种基于矩阵束的信道预测方法，其特征在于，包括：S1，基于基站端行列天线阵列中各天线与用户端第u个天线之间所有子载波上的信道，构建大小为的三维矩阵束Gu(t)；其中，L,R,K分别为天线行、天线列及子载波上的矩阵铅笔长度，Nf为子载波数；S2，对Gu(t)进行奇异值分解得到特征矩阵及奇异值；根据所述奇异值确定路径数P；从所述特征矩阵中选择P列组成矩阵Us，根据Us构建包括所有路径时延信息的矩阵，并进行特征值分解得到路径时延及时延变化率；S3，根据Us分别构建包括所有方位角的矩阵、包括所有俯仰角的矩阵，并进行特征值分解得到方位角及俯仰角S4，根据多普勒参数以及所述路径时延、时延变化率、方位角俯仰角及多普勒参数进行信道预测。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，路径数P＝card(M)，3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包括所有路径时延信息的矩阵其中，Re和Im分别表示实部和虚部，J1＝[IKRL‑RL:0(KRL‑RL)×RL]，Q1、Q3分别为大小为μ1×μ1、μ3×μ3的酉矩阵，μ1＝LRK，μ3＝KRL‑RL；第p条路径时延第p条路径时延变化率其中，表示对Ψτ特征值分解后得到的第p个对角元素的值，t1和t2表示两个不同时刻，Δf表示子载波间隔。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包括所有方位角的矩阵所述包括俯仰角的矩阵其中，Q4、Q5分别为大小为μ4×μ4、μ5×μ5的酉矩阵，μ4＝KRL‑KR，μ5＝KRL‑KL；Re和Im分别表示实部和虚部；TSh＝[s(1),…,s(1+(RK‑1)L),s(2),…,s(2+(RK‑1)L),…,s(L),…,s(L+(RK‑1)L)]，第p条路径的方位角2CN114696929A权利要求书2/3页第p条路径的俯仰角其中，分别表示对Ψθ、Ψθ,φ特征值分解后得到的第p个对角元素的值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据公式计算第p条路径的多普勒参数其中，表示第p条路径时延变化率，fc表示中心载波频率。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多普勒参数采用以下方法计算：A1，基于基站端天线阵列中各天线与用户端的第u个天线之间的T个采样上的第一个子载波f1上的信道，构建矩阵参数为L,R,Q、大小为的三维矩阵束其中，Q为时间采样上的矩阵铅笔长度；A2，对进行奇异值分解得到特征矩阵，从所述特征矩阵中选择P列组成矩阵Uw,s，根据Uw,s构建包括所有路径时延信息的矩阵，并进行特征值分解以得到第p条路径的多普勒相关参数A3，根据Uw,s构建包括所有方位角的矩阵、包括所有俯仰角的矩阵，并进行特征值分解以得到方位角及俯仰角A4，构造配对矩阵[spair,1,…,spair,P]，寻找列向量中元素1所在的位置，以得到和的配对关系；其中，A5，根据计算多普勒参数7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述包括所有路径时延信息的矩阵其中，Re和Im分别表示实部和虚部，Jω,1＝[IQRL‑RL:0(QRL‑RL)×RL]；和分别为大小为的酉矩阵；第p条路径的多普勒相关参数其中，为对特征值分解后得到的第p个对角元素的值。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述包括所有方位角的矩阵包括所有俯仰角的矩阵3CN114696929A权利要求书3/3页其中，和分别为大小为的酉矩阵，Jω,2＝[IQRL‑QR:0(QRL‑QR)×QR]；Jω,3＝[IQRL‑QL:0(QRL‑QL)×QL]；TSω,h＝