通过二维冰填充设计观测矩阵以稠密化 MIMO 信道估计

近年来，稠密多输入多输出（MIMO）引起了通信领域的广泛关注。由于亚波长天线间距，稠密天线之间提供的强相关性为信道状态信息（CSI）提供了充分的先验知识。这启发了观测矩阵（如发射预编码器和接收合并器）的精心设计，以利用 CSI 先验知识来提升信道估计性能。基于这一愿景，本工作提出通过最大化接收导频与稠密 MIMO 信道之间的互信息来联合设计合并器与预编码器。一种二维冰填充（2DIF）算法被提出以高效实现该目标。该算法的动机在于 MIMO 信道协方差的特征空间可解耦为两个子特征空间，分别与发射天线和接收天线的相关性相关联。通过将预编码器和合并器适当设置为这两个子特征空间的特征向量，2DIF 承诺生成近最优的观测矩阵。此外，我们进一步将 2DIF 方法扩展至流行的混合合并系统，其中开发了一种两阶段 2DIF（TS-2DIF）算法来处理由移相器实现的模拟合并电路。仿真结果表明，与现有最先进方案相比，所提出的 2DIF 和 TS-2DIF 方法可实现更优的信道估计精度。