Nahezu optimale Kanalschätzung für dichte Array-Systeme

Durch den Einsatz einer großen Anzahl von Antennen mit einer Entfernung von weniger als einer halben Wellenlänge in einem kompakten Raum können dichte Array-Systeme (DASs) die Mehrfachnutzungs- und Diversitätgewinne von begrenzten Öffnungen vollständig ausschöpfen. Um diese Gewinne zu erzielen, ist eine genaue Erfassung der Kanalstatusinformationen erforderlich, was jedoch aufgrund der großen Antennenanzahl herausfordernd ist. Um dieses Hindernis zu überwinden, zeigt dieses Papier, dass die Ausnutzung der hohen räumlichen Korrelation von DAS-Kanälen entscheidend ist, während die Beobachtungsmatrix für eine optimale/nahezu optimale Kanalschätzung entworfen wird. Zunächst beweisen wir, dass das Design der Beobachtungsmatrix einer Zeitbereichsdualität des Multiple-Input-Multiple-Output-Vorencodings entspricht, das ideal durch das Wasserfüllprinzip adressiert werden kann. Für praktische Umsetzungen wird ein neuartiger Eisfüllalgorithmus vorgeschlagen, um amplituden- und phasenkontrollierbare Beobachtungsmatrizen zu entwerfen, und ein Majorisierungs-Minimierungs-Algorithmus wird vorgeschlagen, um den Fall der nur phasenkontrollierbaren Fälle zu adressieren. Besonders zeigen wir, dass der Eisfüllalgorithmus als ein „quantisierter“ Wasserfüllalgorithmus angesehen werden kann. Um die Suboptimalität der vorgeschlagenen Designs zu unterstützen, bieten wir umfassende Analysen der erreichbaren mittleren quadratischen Fehler und deren asymptotischen Ausdrücke. Schließlich bestätigen numerische Simulationen, dass unsere vorgeschlagenen Designs zur Kanalschätzung die nahezu optimale Leistung erreichen und bestehende Ansätze erheblich übertreffen.