信道估计方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种信道估计方法及系统，适用于包括基站和多小区的大规模MIMO系统，包括：分配不同的导频信号至中心用户和边缘用户；目标基站根据接收到的数据对目标基站与目标小区之间的信道进行估计；目标基站根据估计的信道及连续时刻内接收到的信号恢复出目标小区的中心用户发送的数据并缓存恢复的数据；目标基站根据缓存的数据及中心用户的导频信号从接收的数据中消除目标基站的中心用户发送的数据；目标基站根据消除剩余后的数据估计目标基站与目标小区的边缘用户之间的信道、及目标基站与周围干扰小区之间的信道，使得信道估计更准确，有效地解决了导频污染问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大规模MIMO通信领域，特别是涉及一种信道估计方法和系统。
技术介绍
所谓大规模MIMO，称之为MassiveMIMO或者叫Large-ScaleMIMO。顾名思义，就是在基站端安装几百根天线(128根，256根或者更多)。与传统的MIMO相比，MassiveMIMO不同之处主要在于，在基站的天线数逐渐增加，直到无穷大时，通常严重影响通信系统性能的热噪声和小区间的干扰将可以被忽略不计，而且最简单的波束成型，比如最大比合并接收机(MRCreceiver)将会变成最优。和LTE相比，同样占用20MHz带宽，MassiveMIMO的小区吞吐率可以达到1200兆比特/秒，频谱利用率达到了史无前例的60比特/秒/赫兹/小区。MassiveMIMO时分双工(TimeDivisionDuplex，TDD)系统作为一种新颖的蜂窝网络结构，由于其可以利用信道的互易性，使得信道训练的开销仅与每个小区的用户数相关，而与基站的天线数无关。因此，当基站天线数趋向无穷时，并不会增加系统的反馈开销，额外增加的天线会提高蜂窝网络的性能。且蜂窝网络中的基站之间都是通过光纤或网线相互通讯连接，基站之间可以很方便的进行互传用户之间的信息，有效地消除周围小区的干扰，提升本小区所有用户的信道估计情况。从信息论的角度看，在MassiveMIMO时分双工(TimeDivisionDuplex，TDD)系统中当基站的天线数趋近于无穷时，信道容量应该是无限大。但是在实际应用的场景中，这并不成立。唯一的限制因素就是导频污染(PilotContamination)。这是由于通常同一小区内各用户的导频信号是正交的，而相邻小区间的导频信号则是复用的。导频污染主要是由各小区用户向各自的基站发送上行不正交导频训练序列所致。而多小区系统中对特定的基站而言，其对各个信道的估计都是该基站接收信号与导频信号乘积的一个缩放，而基站在接收信号中无法区分本小区用户和其他小区用户，从而使基站对本小区的信道估计存在误差。目前，消除导频污染有效的方法是使导频信号的长度与用户总的数目成正比，从而使各小区的导频完全正交，当各小区的导频信号完全正交时,可以利用信道的互易性消除小区之间的干扰。但是这种消除导频污染的方法虽然使得基站对各小区的信道估计更准确，但是由于导频信号长度的增加使得信道容量的大部分资源用来传输导频信号，而实际用于传输有用数据的信道容量变得有限。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前解决导频污染存在的问题，提供一种信道估计方法和系统。一种信道估计方法，适用于包括基站和多小区的大规模MIMO系统，其特征在于，所述方法包括：分配不同的导频信号至各个小区的中心用户和边缘用户；其中，所述中心用户为各小区内离周围小区距离较远的用户，所述边缘用户为各小区内离周围小区距离较近的用户；目标基站根据接收到的数据对当前时刻所述目标基站与目标小区之间的信道进行估计；所述目标基站根据估计的所述信道及连续时刻内接收到的数据恢复出所述目标小区的中心用户发送的数据、并缓存恢复出的所述中心用户发送的数据；所述目标基站根据缓存的所述中心用户发送的数据及目标小区中心用户的导频信号从接收的数据中消除所述目标基站的中心用户发送的数据；所述目标基站根据消除后剩余的数据估计出所述目标基站与所述目标小区的边缘用户之间的信道、及所述目标基站与所述周围干扰小区之间的信道。在其中一个实施例中，在所述分配不同的导频信号至各个小区的中心用户和边缘用户中，所述中心用户分配的导频信号长度小于所述边缘用户分配的导频信号长度。在其中一个实施例中，在目标基站根据接收到的数据对当前时刻所述目标基站与目标小区之间的信道进行估计之前，还包括所述目标基站假定各个小区内的所有用户的导频信号正交。在其中一个实施例中，还包括：所述目标基站判断是否有数据需要继续接收，若是，则重复执行权利要求1所述的所有步骤，若否，则结束当前流程。一种信道估计系统，包括基站和多小区的大规模MIMO系统，其特征在于，所述基站包括分配模块、中心用户信道估计模块、数据恢复及缓存模块、中心用户数据消除模块、及边缘用户及周围干扰小区信道估计模块；所述分配模块，用于分配不同长度的导频信号至各小区的中心用户和边缘用户；所述中心用户信道估计模块与所述分配模块连接，用于根据接收到的数据对当前时刻目标基站与目标小区之间的信道进行估计；所述数据恢复及缓存模块与所述中心用户信道估计模块连接，用于恢复所述目标小区的中心用户发送的数据，并缓存恢复出的所述中心用户发送的数据；所述中心用户数据消除模块与所述缓存模块连接，用于根据缓存的所述中心用户发送的数据及目标小区中心用户的导频信号从接收的数据中消除目标基站的中心用户的数据；边缘用户信道及周围干扰小区信道估计模块，用于根据消除后剩余的数据估计出所述目标基站与所述目标小区的边缘用户之间的信道、及所述目标基站与所述周围干扰小区之间的信道。在其中一个实施例中，所述基站还包括判断模块，所述判断模块与所述信道估计模块连接，用于判断是否有数据需要继续接收。在其中一个实施例中，所述分配模块在所述分配不同的导频信号至各个小区的中心用户和边缘用户时，为所述中心用户分配的导频信号长度小于为所述边缘用户分配的导频信号长度。在其中一个实施例中，所述基站还包括假定模块，所述假定模块用于在所述信道估计模块根据接收到的数据对当前时刻所述目标基站与目标小区之间的信道进行估计之前假定各个小区内的所有用户的导频信号正交。本专利技术的信道估计方法，通过分配不同的导频信号至各个小区的中心用户和边缘用户，通过目标基站恢复目标小区的中心用户发送的数据且缓存恢复的中心用户的数据，并根据缓存的中心用户的数据及目标小区中心用户的导频信号从接收的数据中消除目标基站的中心用户发送的数据，并根据消除后剩余的数据估计出目标基站与目标小区的边缘用户之间的信道、及目标基站与周围干扰小区之间的信道，使得信道估计更准确，有效地解决了导频污染问题。附图说明图1为一实施例中大规模MIMO系统中的蜂窝网络局部示意图；图2为本专利技术的信道估计方法流程图；图3(a)为某小区中心用户的导频示意图；图3(b)为某小区边缘用户的导频示意图；图4为本专利技术的蜂窝网络中某基站的模块图。具体实施方式本专利技术的目的在于提供一种信道估计方法，该信道估计方法适用于大规模MIMO系统中的蜂窝网络中，通过实施本专利技术提供的信道估计方法能有效地降低大规模MIMO系统中的导频污染，从而使基站对信道的估计更准确，进一步地使基站更准确地恢复出用户发送的数据。如图1所示，为一个蜂窝网络的局部示意图。在一个蜂窝网络里通常有多个小区，每个小区都设置有一个基站。在图1中只示出了一个蜂窝网络中的三个小区示意图，其分别为小区10、小区20和小区30，其中每个小区均分为中心用户区域120和边缘用户区域110，且从对小区10的干扰来看，小区20和小区30的边缘用户区域为强干扰区域123。为了方便描述，现假定图1中的蜂窝网络有3个小区，每个小区的覆盖半径均为R米，每个小区设置有一个基站且每个小区基站均带有N根天线。且每个小区有K个用户，每个用户携带的设备只有1根天线。在实际的传输过程中，同一小区内的不同用户与本小区基站及周围小区基站的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信道估计方法，适用于包括基站和多小区的大规模MIMO系统，其特征在于，所述方法包括：分配不同的导频信号至各个小区的中心用户和边缘用户；其中，所述中心用户为各小区内离周围小区距离较远的用户，所述边缘用户为各小区内离周围小区距离较近的用户；目标基站根据接收到的数据对当前时刻所述目标基站与目标小区之间的信道进行估计；所述目标基站根据估计的所述信道及连续时刻内接收到的数据恢复出所述目标小区的中心用户发送的数据、并缓存恢复出的所述中心用户发送的数据；所述目标基站根据缓存的所述中心用户发送的数据及目标小区中心用户的导频信号从接收的数据中消除所述目标基站的中心用户发送的数据；所述目标基站根据消除后剩余的数据估计出所述目标基站与所述目标小区的边缘用户之间的信道、及所述目标基站与所述周围干扰小区之间的信道。

【技术特征摘要】
1.一种信道估计方法，适用于包括基站和多小区的大规模MIMO系统，其特征在于，所述方法包括：分配不同的导频信号至各个小区的中心用户和边缘用户；其中，所述中心用户为各小区内离周围小区距离较远的用户，所述边缘用户为各小区内离周围小区距离较近的用户；目标基站根据接收到的数据对当前时刻所述目标基站与目标小区之间的信道进行估计；所述目标基站根据估计的所述信道及连续时刻内接收到的数据恢复出所述目标小区的中心用户发送的数据、并缓存恢复出的所述中心用户发送的数据；所述目标基站根据缓存的所述中心用户发送的数据及目标小区中心用户的导频信号从接收的数据中消除所述目标基站的中心用户发送的数据；所述目标基站根据消除后剩余的数据估计出所述目标基站与所述目标小区的边缘用户之间的信道、及所述目标基站与所述周围干扰小区之间的信道。2.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，在所述分配不同的导频信号至各个小区的中心用户和边缘用户中，所述中心用户分配的导频信号长度小于所述边缘用户分配的导频信号长度。3.根据权利1所述的信道估计方法，其特征在于，在目标基站根据接收到的数据对当前时刻所述目标基站与目标小区之间的信道进行估计之前，还包括所述目标基站假定各个小区内的所有用户的导频信号正交。4.根据权利要求1所述的信道估计方法，其特征在于，还包括：所述目标基站判断是否有数据需要继续接收，若是，则重复执行权利要求1所述的所有步骤，若否，则结束当前流程。5.一种信道估计系统，包括基站和多小区的大规模MIMO系统，其特征在于，所述基站...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，王锐，王伟，陈万里，朱晓丹，李风从，齐显东，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44