全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法技术

本发明专利技术提供了一种全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法，包括如下步骤：步骤1：建立一个对称的全双工双向大规模天线中继网络；步骤2：所有用户终端向中继发送状态信息；步骤3：中继收集所有用户与中继之间的大尺度衰落的统计信息；步骤4：中继通过计算判断系统自适应选择第一导频方案或者第二导频方案。本发明专利技术中的方法利用了大尺度衰落的先验统计信息，计算方便、快速；并充分利用了信道相干时间，能显著的提高系统的可达速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，具体地，涉及一种全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法。
技术介绍
大规模天线(massive Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术作为一个无线通信技术的研究热点，近年来得到越来越广泛的研究。与传统多天线只采用少量天线相比，大规模天线通过采用几百甚至上千根天线能够提供极大的阵列增益和空间复用增益，因此能够实现较高的频谱效率和能量效率。因为天线数远大于用户数，因此可以使用简单的线性处理技术(比如最大比合并最大比发送技术：Maximum-Ratio Combining/Maximum-Ratio Transmission，MRC/MRT)获得近似非线性技术的性能。此外，大规模天线可以产生信道硬化作用(channel hardening)，即不同用户之间的信道近似相互正交，这样可以极大的降低用户间的干扰。因此，该技术被广泛的认为是下一代无线通信系统的一项基石技术。此外，全双工技术近来也引起了很大关注。通过在相同频段相同时间同时发送和接收信号，全双工比半双工更能充分利用频谱和时间资源，可以提供近乎半双工两倍的频谱效率。但是全双工自身的循环干扰是其一大缺点。为了抑制循环干扰，国内外研究人员已经做了很多工作，提出很多有效的循环干扰技术，比如采用天线隔离、射频干扰消除、数字域干扰消除和模拟域干扰消除技术等。近来，有文献提出将大规模天线和全双工技术结合，采用大规模天线技术来消除全双工中的循环干扰。另一方面，双向中继扩大了网络覆盖范围，使相距很远的用户之间通信成为可能，并且双向通信与单向通信相比更能充分利用时间和频谱资源。在大规模天线系统中获取信道状态信息(Channel State Information，CSI)是一个挑战。一般来说，信道估计通过发送导频信息来获取信道信息。信道估计有两种方案：(Frequency-Division Duplex，FDD)频分双工模式和(Time-Division Duplex，TDD)时分双工模式。在FDD模式中，中继到用户的下行信道信息是通过中继向用户发送导频信息获取，用户基于接收到的导频信号来估计下行CSI，然后通过反馈链路将估计的下行CSI反馈给中继。这种FDD信道估计模式将不适用于大规模天线中继系统，因为需要的导频序列长度必须大于中继天线数，但是信道相干时间(信道状态保持不变的时间)是有限的。因此在大规模天线系统中一般考虑TDD信道估计模式，即用户向中继发送导频序列，中继根据信道互易性(channel reciprocity)将获取的用户到中继的上行信道信息认为是中继到用户的下行信道信息。现有技术中已有考虑单向全双工中继系统的信道估计问题，以及双向半双工中继系统的信道估计问题，但涉及全双工双向大规模天线中继系统的信道估计并没有相关技术。并且之前考虑的信道估计技术只是考虑采用一种导频方案，即导频序列长度是固定的，因此并没有充分利用信道相干时间用于发送有效载荷数据，限制了系统的可达速率。比如当导频序列长度很大而信道相干时间很短时，只有很少部分的信道相干时间用于发送有效载荷，这样系统的频谱效率将会很低。在全双工双向大规模天线中继网络中，中继对于接收到的信号要进行信号处理，比如采用MRC/MRT技术或者迫零发送迫零接收(Zero Forcing Reception/Zero ForcingTransmission，ZFR/ZFT)技术，这需要中继节点知道所有用户的信道状态信息。目前的信道估计只考虑一种导频方案，即导频序列的长度是固定的。当用户数很多而信道相干时间很短时，传统的信道估计导频方案不利于有效载荷数据的传输。针对该问题，本专利技术提出一种用于全双工双向大规模天线中继网络的信道估计导频方案的自适应选择方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法。根据本专利技术提供的全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法，包括如下步骤：步骤1：建立一个对称的全双工双向天线中继网络；步骤2：所有用户终端向中继发送状态信息；步骤3：中继收集所有用户与中继之间的大尺度衰落的统计信息；步骤4：中继通过计算判断自适应选择第一导频方案或者第二导频方案。优选地，所述步骤1中对称的全双工双向大规模天线中继网络是指在中继网络中每一个用户对到中继的大尺度衰落相等；且所有用户及中继均工作在全双工模式，中继采用放大转发协议。优选地，对称的全双工双向大规模天线中继网络包括K个用户对，每一个用户对之间通过中继相互交换信息，记(S2i-1,S2i)为一个第2i-1个用户和第2i个用户构成的用户对，i＝1,2,…,K；第k个用户收到来自第i个用户的干扰水平记为且i,k∈Uk，i≠k，k＝1,2,…,2K，其中Uk＝{1,3,…,2K-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立一个对称的全双工双向天线中继网络；步骤2：所有用户终端向中继发送状态信息；步骤3：中继收集所有用户与中继之间的大尺度衰落的统计信息；步骤4：中继通过计算判断自适应选择第一导频方案或者第二导频方案。

【技术特征摘要】
1.一种全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立一个对称的全双工双向天线中继网络；步骤2：所有用户终端向中继发送状态信息；步骤3：中继收集所有用户与中继之间的大尺度衰落的统计信息；步骤4：中继通过计算判断自适应选择第一导频方案或者第二导频方案。2.根据权利要求1所述的全双工双向大规模天线中继网络导频方案自适应选择方法，其特征在于，所述步骤1中对称的全双工双向大规模天线中继网络是指在中继网络中每一个用户对到中继的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张战战，陈智勇，夏斌，沈漫源，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31