基于稀疏图与联合角度-时延功率谱估计的宽带大规模 MIMO 系统高效波束与信道获取

本文针对采用混合波束成形架构的单载波毫米波宽带稀疏大规模多输入多输出（MIMO）信道，提出了一种高效的波束与信道获取方案以及联合角度-时延功率谱（JADPP）构建方法。我们考虑了两种不同操作模式，即慢时间波束获取和快时间瞬时信道估计，用于基于时分双工系统的训练阶段。在第一种模式中，形成预结构化的混合波束以扫描预期角度扇区，联合角度-时延稀疏图以及每个用户信道的功率强度通过使用一种受自适应雷达检测理论启发的新型恒虚警率门限算法获得。所提门限算法采用空时自适应匹配滤波器型估计器，将不同用户信道同时活跃的多径分量造成的强干扰考虑在内，以估计每个用户的 JADPP。在将所提门限算法应用于估计的功率谱后，构建大规模 MIMO 信道的角度-时延稀疏图，并基于此以显著减少的训练快照数量形成信道协方差矩阵（CCMs）。然后，利用估计的 CCMs，通过虚拟扇区化重构模拟波束成形器，同时将组间和符号间干扰考虑在内。最后，针对第二种操作模式，提出了两种新颖的降秩瞬时信道估计器，运行于由混合结构形成的适当波束空间中。所提波束与信道获取技术达到了具有 CCMs 真实知识的最小均方误差滤波器的信道估计精度。