一种Massive MIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法技术方案

本发明专利技术公开了一种Massive MIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法，包括以下步骤：1)设Massive MIMO系统中的基站端配置M根天线，同时Massive MIMO系统中设有K个UE以及L个环绕式的小区，且每个用户对应一个天线，然后将每个小区均分为N个扇区，则相互正交的导频的数量为3N/2，设每个扇区对应一个用户；2)确定各扇区中导频的分布，完成导频的分配。本发明专利技术可以有效的抑制导频污染，同时可以服务更多的用户。

【技术实现步骤摘要】
一种MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法
本专利技术属于无线通信领域，涉及一种导频分配方法，具体涉及一种MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法。
技术介绍
MassiveMIMO技术中利用基站端众多的天线来实现空间复用和干扰消除(增加有用信号的功率，从而增加信干比，以此来减小干扰的影响)，已经成为提升系统系统的关键技术之一。在MassiveMIMO系统中，同一个小区的用户需要发射相互正交的导频序列，以此来实现信道估计。不幸的是，当相干时间较短或者小区内用户数较多的时候，没有足够的正交导频可以分配给用户。因此，不同的小区间存在着使用了相同导频的用户，这些用户在信道估计的时候相互干扰，这种干扰被称为“导频污染”。目前MassiveMIMO系统中抑制导频污染的算法，大概分为三类：第一类基于信道向量的近似正交性，利用特征值或奇异值分解来盲估计信道，该类算法虽然节省了导频开销，但是仅适用于慢变信道，并受限于信道相位模糊问题；第二类基于协作基站，利用二阶或者高阶信道统计信息来分辨出干扰用户，该类算法虽然能够抑制导频污染，但是需要建立基站间协作和获得信道的先验信息；第三类在非协作系统中，通过导频的结构设计，在互相不重叠的时隙上给不同的用户分配导频序列，该类算法节省了导频开销，并抑制了导频污染，但是小区内服务的用户个数减少了。综上所述，针对MassiveMIMO系统，设计一种非基站协作，可有效解决抑制导频污染并服务于更多用户的方案是有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法，该方法可以有效的抑制导频污染，同时服务的用户数量多。为达到上述目的，本专利技术所述的MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法包括以下步骤：1)设MassiveMIMO系统中的基站端配置M根天线，同时MassiveMIMO系统中设有K个UE以及L个环绕式的小区，且每个用户对应一个天线，然后将每个小区均分为N个扇区，然后对各小区内的扇区按逆时针方向依次进行编号，其中，各小区内第一个扇区的位置相同，则相互正交的导频的数量为3N/2，设每个扇区对应一个用户；2)根据扇区均匀划分方法得小区模型，然后将该小区模型内的所有扇区分为N/2类方向，其中，第i类方向为第i个扇区到(N+2i)/2个扇区的方向，其中1≤i≤N/2，然后将所述L个环绕式的小区以中间小区内的各扇区为顶点平均分为N个覆盖区域，则每个覆盖区域内扇区的总数为L，然后将该覆盖区域内的扇区根据所述N/2类方向进行划分，再将所有导频平均分为N/2个导频组，则每一导频组中的导频数为3，然后将各导频组分别依次分配到各类方向上，再将各导频组中的导频循环分配到对应类方向上的扇区中，使每一个小区同时存在各导频组，且相邻扇区对应的导频不同；同时，各覆盖区域内导频的数量通过以下方法确定：对于每一个覆盖区域，先从3N/2个相互正交的导频中任意取出N个导频设置到覆盖区域中的2(L-1)/3扇区中，其中，设置完成后该覆盖区域中各扇区中设置到导频的概率为2(L-1)/3N，然后将剩余N/2个导频分配到剩余(L-1)/3扇区中，完成MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配。N为2、4、6或12。L为19，导频搭设功率为13db，基站端的发射功率为20db。各小区的半径为600m，信号传输的过程中，相干时间包括两个时隙，且每个时隙均为0.5ms。根据智能天线技术将每个小区均分为N个扇区。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法在导频分配的过程中，将各扇区以中间小区内的各扇区为顶点平均分为N个覆盖区域，然后将该覆盖区域内的扇区分为若干列，并将所有导频平均分为N/2个导频组，再进行分配，使每一个小区同时存在各导频组，并使同一列中相邻扇区对应的导频不同，另外，对于各覆盖区域内导频的数量问题，则先将3N/2个相互正交的导频中任意取出N个导频设置到覆盖区域中的2(L-1)/3扇区中，然后将剩余N/2个导频分配到剩余(L-1)/3扇区中，从而完成导频的分配，应用本专利技术的导频分配方法后，可以有效的解决导频污染的问题，同时提高服务的用户数量。附图说明图1为本专利技术所述的MassiveMIMO系统的模型；图2为本专利技术中导频的分配方案；图3为现有的时移导频结构；图4为本专利技术的时移导频结构；图5为本专利技术应用于六扇区后小区容量随着天线数变化的曲线图；图6为本专利技术不同扇区划分结构下小区容量随着天线数变化的曲线图；图7本专利技术中小区容量随着导频发射功率变化的曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法包括以下步骤：1)MassiveMIMO系统场景设置如下：基站端配置M根天线，系统中设有K个UE以及L个环绕式的小区，每用户对应一个天线，第l个小区的用户首先对各自的基站发射的τ×1维信号Ψlk(k＝1，…，K)，基站估计出每个用户的信道后，用M×K维预编码矩阵Ak进行预编码处理后再发射给K个用户。当将第j个基站的第m根天线与第l小区的第k个用户间的信道系数表示为gjlmk，则第j个基站接收到的信号可表示为其中，hjlmk为第j个基站的第m根天线与第l小区的第k个用户间的小尺度衰落系数，βjlk为第j个基站与第l小区的第k个用户间的大尺度衰落系数，Ψl＝[Ψl1Ψl2…ΨlK]T，pr表示用户的导频发射功率，Wj表示第j个基站端的加性高斯白噪声，服从分布，然后对各小区内的扇区按逆时针方向依次进行编号，其中，各小区内第一个扇区的位置相同，则相互正交的导频的数量为3N/2，设每个扇区对应一个用户；2)根据扇区均匀划分方法得小区模型，然后将该小区模型内的所有扇区分为N/2类方向，其中，第i类方向为第i个扇区到(N+2i)/2个扇区的方向，其中≤i≤N/2，然后将所述L个环绕式的小区以中间小区内的各扇区为顶点平均分为N个覆盖区域，则每个覆盖区域内扇区的总数为L，然后将该覆盖区域内的扇区根据所述N/2类方向进行划分，再将所有导频平均分为N/2个导频组，则每一导频组中的导频数为3，然后将各导频组分别依次分配到各类方向上，再将各导频组中的导频循环分配到对应类方向上的扇区中，使每一个小区同时存在各导频组，且相邻扇区对应的导频不同；例如：参考图2设小区数为19，利用智能天线技术将小区均匀划分为六个扇区，则相互正交的导频的数量为9个，将相互正交的9个导频分别用A，B，C，D，E，F，G，H，J表示则对于任意一个覆盖区域而言，均由3个列方向上的覆盖面积组成：方向1(Dir1)上覆盖了每个小区的扇区2和扇区5；方向2(Dir2)上覆盖了每个小区的扇区3和扇区5；方向3(Dir3)上覆盖了每个小区的扇区1和扇区4。将步骤(1)中的9组正交导频组分配给这3个方向上的用户：导频组A，B，C分配给Dir1上的用户；导频组D，E，F分配给Dir2上的用户；导频组G，H，J分配给Dir3上的用户。每个子方向上的3个导频组循环分配给该方向上的扇区用户，以此来消除复用相同导频的用户间干扰。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Massive MIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设Massive MIMO系统中的基站端配置M根天线，同时Massive MIMO系统中设有K个UE以及L个环绕式的小区，且每个用户对应一个天线，然后将每个小区均分为N个扇区，然后对各小区内的扇区按逆时针方向依次进行编号，其中，各小区内第一个扇区的位置相同，则相互正交的导频的数量为3N/2，设每个扇区对应一个用户；2)根据扇区均匀划分方法得小区模型，然后将该小区模型内的所有扇区分为N/2类方向，其中，第i类方向为第i个扇区到(N+2i)/2个扇区的方向，其中1≤i≤N/2，然后将所述L个环绕式的小区以中间小区内的各扇区为顶点平均分为N个覆盖区域，则每个覆盖区域内扇区的总数为L，然后将该覆盖区域内的扇区根据所述N/2类方向进行划分，再将所有导频平均分为N/2个导频组，则每一导频组中的导频数为3，然后将各导频组分别依次分配到各类方向上，再将各导频组中的导频循环分配到对应类方向上的扇区中，使每一个小区同时存在各导频组，且相邻扇区对应的导频不同；同时，各覆盖区域内导频的数量通过以下方法确定：对于每一个覆盖区域，先从3N/2个相互正交的导频中任意取出N个导频设置到覆盖区域中的2(L‑1)/3扇区中，其中，设置完成后该覆盖区域中各扇区中设置到导频的概率为2(L‑1)/3N，然后将剩余N/2个导频分配到剩余(L‑1)/3扇区中，完成Massive MIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配。...

【技术特征摘要】
1.一种MassiveMIMO系统中的基于小区扇区化的导频分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设MassiveMIMO系统中的基站端配置M根天线，同时MassiveMIMO系统中设有K个UE以及L个环绕式的小区，且每个用户对应一个天线，然后将每个小区均分为N个扇区，然后对各小区内的扇区按逆时针方向依次进行编号，其中，各小区内第一个扇区的位置相同，则相互正交的导频的数量为3N/2，设每个扇区对应一个用户；2)根据扇区均匀划分方法得小区模型，然后将该小区模型内的所有扇区分为N/2类方向，其中，第i类方向为第i个扇区到(N+2i)/2个扇区的方向，其中1≤i≤N/2，然后将所述L个环绕式的小区以中间小区内的各扇区为顶点平均分为N个覆盖区域，则每个覆盖区域内扇区的总数为L，然后将该覆盖区域内的扇区根据所述N/2类方向进行划分，再将所有导频平均分为N/2个导频组，则每一导频组中的导频数为3，然后将各导频组分别依次分配到各类方向上，再将各导频组中的导频循环分配到对应类方向上的扇区中，使每一个小区同时存在各导频组，且相邻扇区对应的导频不同，其中，N/2的结果为正整数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志刚，赵拯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61