16、毫米波大规模 MIMO 系统的信道估计与反馈技术解析

毫米波大规模 MIMO 系统的信道估计与反馈技术解析

1. 毫米波大规模 MIMO 系统信道估计基础

在毫米波大规模 MIMO 系统中，基站（BS）接收带有混合合并的反馈信号。在第 (l) 次迭代时，基站接收到的信号可表示为：
[p_l = F_{l,r}^H H^H W_{l,t} W_{l,r}^H f_l = F_{l,r}^H H^H W_{l,t} W_{l,r}^H (q_l - e_l)]
其中 (F_l = F_{RF,l} F_{BB,l})，(W_l = W_{RF,l} W_{BB,l})，(q_l = f_l + e_l)，下标 (t) 和 (r) 分别表示预编码和合并。

根据上述公式，混合 MIMO 收发器结构存在两个不完善因素：
- 模拟处理损伤 ：移动台（MS）使用混合合并 (W_{l,r}^H) 和预编码 (W_{l,t}) 处理信号，会降低主导奇异向量的估计性能。基站使用混合合并 (F_{l,r}) 处理接收信号，意味着基站的有效接收信号是低维观测值。
- 分解引起的失真 ：基站分解 (q_l) 产生的误差也会降低估计性能。

这两个不完善因素是将数字基带预编码/合并负担转移到模拟射频的副产品。不过，SE - ARN 算法所需的随机单位范数 (q_1) 可通过混合 MIMO 收发器结构以足够的精度轻松实现。并且，MS 的实际接收信号是 (W_{l,r}^H H f_l)，反馈信号是 (W_{l,t} W_{l,r}^H H f_l)，而非传统全数字预编码/合并 MIMO 系统中的 (H f_l)。这种失真可通过使用 DFT 模拟合并或