大规模MIMO系统中基于部分导频复用的导频污染减轻方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大规模MIMO系统中基于部分导频复用的导频污染减轻方法，属于通信领域。该导频污染减轻方法包括以下步骤：一、将配置给小区用户的导频序列分为复用导频序列组和正交导频序列组；二、根据用户到目标基站信道大尺度衰落系数的数值特征，将小区内的用户分为导频复用用户和导频正交用户，把复用导频序列组的导频随机分配给导频复用用户，该组导频序列在其它小区复用，把正交导频序列组的导频随机分配给导频正交用户，该组导频序列不在其它小区复用；三、在基站端对用户的上行数据进行处理接收，通过最大化上行目标小区的总频谱效率求得最优部分导频复用因子，进而以此为基础，实现导频优化配置，从而使得导频污染得到明显降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，涉及一种大规模MIMO系统中导频污染减轻方法。
技术介绍
传统的多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)系统采用多天线技术，通过增加天线数量获得空间增益，有效的改善系统的误码率性能并大幅度提高频谱效率，是实现高速率无线通信的关键技术之一。目前MIMO技术已被TD-LTE(TimeDivisionLongTermEvolution)、LTE-A(LongTermEvolutionAdvanced)等4G移动通信标准采用，在无线网络中发挥重要作用。随着天线技术以及集成工艺的发展，在有限体积上可安装的天线数大幅度增加，在基站装载数以百计的天线成为可能。当基站的天线数远远大于小区里移动终端数量时，通信系统的模型也将改变。贝尔实验室的Marzetta在时分双工(TimeDivisonDuplexing,TDD)及各基站配置无限根天线的条件下，研究了多用户MIMO技术，并提出了大规模MIMO的概念。大规模MIMO系统有着明显的优势：(1)该系统可以直接增加基站天线数来提高系统容量；(2)当保证一定的服务质量(Quality-of-Service，QoS)，具有理想信道状态信息(ChannelStateInformation,CSI)时，每个用户的发射功率与基站的天线数成反比；而当CSI不理想时，每个用户的发射功率与基站天线数的平方根成反比；(3)利用信道的互易性，信道训练序列的开销只与每个小区的用户数有关，与基站天线数无关；(4)在下行通信(基站端到移动终端的通信)时，用数量较大的天线形成指向移动终端的波束，可以避免用户间的干扰，从而改善系统的误码率并大幅度提高频谱效率。天线数量的变化最终会引起无线通信的本质性飞跃，大规模MIMO系统必将成为5G无线通信网络的重要组成部分。与传统MIMO相比，大规模MIMO最主要的不同之处在于：当基站天线数趋于无穷时，各用户信道之间相互独立，通常严重影响通信性能的热噪声和不相干的小区间干扰可以被忽略不计，系统的性能主要受限于导频污染，这是由于相干时间和相干带宽的限制，导频资源非常有限，这使得分配给一个小区的完全正交的导频序列，通常在相邻小区间完全复用。正是由于上行信道估计中相邻小区的用户发送的训练序列不正交，导致在基站端进行信道估计时，得到的结果并非本地用户和目标基站之间的信道，而是被其它小区里发送相同导频训练序列用户与目标基站的信道信息污染之后的估计，导频污染将大大限制了大规模MIMO系统性能的提升。因此，设计有效的多小区大规模MIMO系统中导频污染减轻方法对于大规模MIMO技术的推广和应用具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于部分导频复用的导频污染减轻方法，该方法主要利用用户到目标基站信道大尺度衰落系数的数值特征，把小区内用户分为导频复用用户和导频正交用户，把配置给小区用户的导频序列分为复用导频序列和正交导频序列，将复用导频序列分配给导频复用用户，该导频序列在其它小区复用，把正交导频序列分配给导频正交用户，该导频序列不在其它小区复用；在基站端，对上行数据进行处理接收，通过最大化目标小区的总频谱效率(SumSpectralefficiency,SSE)得到最优部分导频复用因子。本专利技术技术方案是，大规模MIMO系统中基于部分导频复用的导频污染减轻方法包括以下步骤，如图6所示：步骤一：对配置给大规模MIMO系统中L个小区的导频序列进行分组，分为复用导频序列组和正交导频序列组。步骤二：根据用户到目标基站信道大尺度衰落系数的数值特性，对小区内用户进行分组，分为导频复用用户组和导频正交用户组，并进行导频序列配置包括，把复用导频序列组的导频序列随机分配给导频复用用户组中的用户，把正交导频序列组的导频序列随机分配给导频正交用户组中的用户。步骤三：在基站端，对上行数据进行处理接收，并求取最优部分导频复用因子。下面针对每个步骤做详细说明：步骤一：对配置给大规模MIMO系统中L个小区的导频序列进行分组，分为复用导频序列组和正交导频序列组。a.定义部分导频复用因子QF。为了便于描述部分导频复用思想，定义一个部分导频复用因子QF，表示大规模MIMO系统中L个小区内目标小区用户配置的导频序列在其它小区复用的用户个数。为了确保每个小区导频序列分配的公平性，规定该系统中所有小区的部分导频复用因子相等。其中0≤QF≤K，K表示每个小区里的用户个数。当QF＝0时，该系统里所有用户配置的导频序列完全正交；当QF＝K时，目标小区的导频序列在其它小区完全复用。b.给出大规模MIMO系统中L个小区的导频序列集合。假设每个小区支持K个用户同时通信，配置给L个小区的导频序列集合P可表示为P={p1,p2,...,pQF,pQF+1,...,pQF+(K-QF)L本文档来自技高网...

【技术保护点】
大规模MIMO系统中基于部分导频复用的导频污染减轻方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对配置给大规模MIMO系统中L个小区的导频序列进行分组，分为复用导频序列组和正交导频序列组；步骤二：根据用户到目标基站信道大尺度衰落系数的数值特性，对小区内用户进行分组，分为导频复用用户组和导频正交用户组，并进行导频序列配置；步骤三：在基站端，对上行数据进行处理接收，并求取最优部分导频复用因子。

【技术特征摘要】
1.大规模MIMO系统中基于部分导频复用的导频污染减轻方法，其特征在于，包括以下
步骤：
步骤一：对配置给大规模MIMO系统中L个小区的导频序列进行分组，分为复用导频序列
组和正交导频序列组；
步骤二：根据用户到目标基站信道大尺度衰落系数的数值特性，对小区内用户进行分
组，分为导频复用用户组和导频正交用户组，并进行导频序列配置；
步骤三：在基站端，对上行数据进行处理接收，并求取最优部分导频复用因子。
2.根据权利要求1所述大规模MIMO系统中基于部分导频复用的导频污染减轻方法，其
特征在于：步骤二所述导频序列配置包括，把复用导频序列组的导频序列随机分配给导频
复用用户组中的用户，把正交导频序列组的导频序列随机分配给导频正交用户组中的用
户。
3.根据权利要求1或2所述大规模MIMO系统中基于部分导频复用的导频污染减轻方法，
其特征在于，所述步骤一具体包括：
a.定义部分导频复用因子QF，QF表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：景小荣，彭红燕，张祖凡，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50