抗导频污染的方法技术

本发明专利技术提供一种抗导频污染的方法。该方法包括：基站根据其它基站发送的导频信号获得与所述其它基站间的信道估计值；对于连续多个时移导频子帧，计算所述基站与用户终端间的信道估计值，其中，在计算所述基站与用户终端间的信道估计值之前，所述基站利用所获得的与其它基站间的信道估计值来消除来自于所述其它基站的数据干扰。本发明专利技术在用户和基站间的信道估计阶段采用了干扰消除的方法，利用获得的基站之间的信道估计值，来消除下行数据信号的影响，从而显著降低导频污染，提高了吞吐量。

Anti-pilot Pollution Method

The invention provides a method for resisting pilot pollution. The method includes: the base station obtains the channel estimation between the base station and the other base stations based on the pilot signals transmitted by other base stations; for successive time-shift pilot subframes, the channel estimation between the base station and the user terminal is calculated, in which the base station uses the channel estimation between the base station and the other base stations before calculating the channel estimation between the base station and the user terminal. Value to eliminate data interference from the other base stations. In the stage of channel estimation between users and base stations, the interference cancellation method is adopted, and the channel estimation value between base stations is used to eliminate the influence of downlink data signals, thereby significantly reducing pilot pollution and improving throughput.

【技术实现步骤摘要】
抗导频污染的方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种抗导频污染的方法。
技术介绍
大规模多输入多输出(MassiveMultiple-InputMultiple-Output，MassiveMIMO)，也称为大规模多天线，是指基站配置的天线数远大于服务用户的总天线数的一种传输机制，其能够在有效提升频谱效率的同时降低功耗，有望在未来第五代移动通信系统中扮演重要角色。根据传输机制的不同，可以将MassiveMIMO分为时分双工(TimeDivisionDuplexing，TDD)模式和频分双工(FrequencyDivisionDuplexing，FDD)模式。在FDD模式中，上下行信道截然不同，需要单独进行信道估计，导致FDD信道估计的开销非常高。在TDD模式中，上下行信道具有互易性，只需要估计上行信道就可以获得下行信道的估计值，因此TDD模式的MassiveMIMO具有更大的应用市场。为了获得正确的数据传输，MassiveMIMO系统中需要利用正交导频序列来获得信道的估计值。但是导频序列长度受到相干时间长度的限制无法做到足够长，所以不能保证所有用户的导频序列是相互正交的，因此，在不同小区间只能复用导频序列，从而导致了目标小区用户的信道估计值受到相邻小区内使用相同导频序列的用户的干扰，被干扰的估计值进一步影响上下行数据的传输，这一现象称之为导频污染。导频污染成了限制MassiveMIMO性能的主要瓶颈。在现有技术中，主要有三类方法用来解决或降低大规模多天线系统中面临的导频污染问题：第一类方法是根据信道条件分配导频序列，这类方法假设基站可以获知部分信道信息，以小区为单位，基站将自己的服务用户信道质量和不同导频序列的受干扰程度分别进行排序或分组，按照相应的目标函数(例如公平性、干扰泄露等)进行优化，将导频序列按照一定的规则分配给不同用户。第二类方法是抗导频污染的预编码机制，这类方法假设基站可以获知全局的大尺度衰落，同时基站之间具备协作和共享的能力。抗导频污染的预编码由两层预编码组成，其中，内层预编码是传统的单小区预编码，用来消除小区内的用户之间干扰；外层预编码根据大尺度衰落信息设计，用来消除由于导频污染导致的残余的小区之间干扰。上述两类方法都是基于传统的并行传输架构，即网络内所有用户同时进行导频传输和信道估计，再同时进行数据传输。然而，在并行传输架构中，只有相同类型(例如导频或者上行数据或者下行数据)的信号相互叠加，从而较容易产生干扰。第三类方法是使用时移导频传输架构，在这类方法中，令相邻小区的导频传输在时间上相互错开，使得目标用户的导频和相邻小区的数据信息产生混叠，再利用数据与导频之间的不相关性和大规模多天线系统的信道渐进正交特性从混叠的信号中求解出数据信号。上述现有方案都是基于基站天线数趋于无穷大的理想假设而提出的。在并行传输架构中(即前两类方案)，当基站天线数趋于无穷大时上下行数据传输只受到来自使用相同导频的用户的干扰，且干扰强度正比于大尺度信息，根据这个结论前两类方案提出了相应的导频序列分配方案或预编码方案来降低干扰。然而，在实际的massiveMIMO部署中，基站可配置天线数有限，通常是从几十根到几百根，信道估计造成的误差会在数据传输中引起强烈的用户间干扰，导致通信吞吐量的下降。而在第三类方法的时移导频传输架构中，当天线数有限时，叠加在一起的数据与导频之间的干扰也不可忽略，信道估计误差最终将导致通信吞吐量的下降。综上所述，现有的抗导频污染方案在有限天线数情况下都无法显著降低导频干扰，从而降低了通信系统的吞吐量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种抗导频污染的方法。根据本专利技术的第一方面，提供了一种抗导频污染的方法。该方法包括以下：步骤1：基站根据其它基站发送的导频信号获得与所述其它基站间的信道估计值；步骤2：对于连续多个时移导频子帧，计算所述基站与用户终端间的信道估计值，其中，在计算所述基站与用户终端间的信道估计值之前，所述基站利用所获得的与其它基站间的信道估计值来消除来自于所述其它基站的数据干扰。在本专利技术的一个实施例中，步骤1包括：步骤11：每个基站以轮询的方式发送导频矩阵P，所述导频矩阵P满足P·PH＝IM，其中，IM表示M维单位矩阵，M是一个基站的天线数；步骤12：每个基站根据接收到的所述其它基站的导频信号在时间长度TBS_P内获得与其它基站间的信道估计值，表示为其中，表示基站l接收到的导频信号表示基站d的导频发送功率，PH表示P的共轭转置矩阵，TBS_P＝M×L，M是一个基站的天线数，L为基站总数。在本专利技术的一个实施例中，在步骤11中，每个基站以基站间信道的相干时间长度为周期重复发送所述导频矩阵。在本专利技术的一个实施例中，步骤2包括：步骤21：所述基站根据所获得的与其它基站间的信道估计值、下行数据预编码信息、下行数据信息确定来自于所述其它基站的下行数据干扰；步骤22：对于所述连续多个时移导频子帧中的每一个，所述基站从接收到的信号中减去所述其它基站的下行数据干扰之后，再计算所述基站与用户终端间的信道估计值。在本专利技术的一个实施例中，对于所述连续多个时移导频子帧中的每一个，步骤22包括：在接收到用户终端发送的导频时，所述基站从接收到的信号中减去所述其它基站的下行数据的干扰之后，再计算所述基站与用户终端间的信道估计值。在本专利技术的一个实施例中，步骤22还包括：所述基站基于所计算的与用户终端间的信道估计值检测上行数据。在本专利技术的一个实施例中，步骤22还包括：所述基站基于所计算的与用户终端之间的信道估计值来确定下行数据的预编码，以发送数据。在本专利技术的一个实施例中，所述下行数据预编码信息和所述下行数据信息通过有线方式在各基站之间共享。在本专利技术的一个实施例中，各基站是配置大规模多天线的TDD基站。根据本专利技术的第二方面，提供了一种抗导频污染的通信系统。该系统包括用户终端和基站，其中，所述基站用于执行本专利技术的抗导频污染的方法。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：在用户和基站间的信道估计阶段采用的干扰消除的方法，利用获得的基站之间的信道估计值，来消除下行数据信号的影响，因此，在有限天线数的情况下，能够显著降低导频污染，从而提高通信吞吐量。附图说明以下附图仅对本专利技术作示意性的说明和解释，并不用于限定本专利技术的范围，其中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的传输架构的示意图。图2示出了根据本专利技术一个实施例的抗导频污染方法的流程图。图3示出了本专利技术的方法与现有技术中的方法的信道估计误差对比图。图4示出了在不同基站天线数的情况下，本专利技术的方法和现有技术中的方法的频谱效率对比图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1示意了由三个小区组成的网络来描述本专利技术提出的传输架构，该传输架构定义了进行基站之间的信道估计、基站和用户之间的信道估计、以及数据传输的时序关系。其中，TBS是时间周期，TBS_P表示用于基站之间信道估计的时间长度，Tc表示一个时移导频传输子帧的时间长度，每个Tc由用于计算基站和用户(或称用户终端或终端)之间信道估计值的时间长度τP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗导频污染的方法，包括以下步骤：步骤1：基站根据其它基站发送的导频信号获得与所述其它基站间的信道估计值；步骤2：对于连续多个时移导频子帧，计算所述基站与用户终端间的信道估计值，其中，在计算所述基站与用户终端间的信道估计值之前，所述基站利用所获得的与其它基站间的信道估计值来消除来自于所述其它基站的数据干扰。

【技术特征摘要】
1.一种抗导频污染的方法，包括以下步骤：步骤1：基站根据其它基站发送的导频信号获得与所述其它基站间的信道估计值；步骤2：对于连续多个时移导频子帧，计算所述基站与用户终端间的信道估计值，其中，在计算所述基站与用户终端间的信道估计值之前，所述基站利用所获得的与其它基站间的信道估计值来消除来自于所述其它基站的数据干扰。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1包括：步骤11：每个基站以轮询的方式发送导频矩阵P，所述导频矩阵P满足P·PH＝IM，其中，IM表示M维单位矩阵，M是一个基站的天线数；步骤12：每个基站根据接收到的所述其它基站的导频信号在时间长度TBS_P内获得与其它基站间的信道估计值，表示为其中，表示基站l接收到的导频信号表示基站d的导频发送功率，PH表示P的共轭转置矩阵，TBS_P＝M×L，M是一个基站的天线数，L为基站总数。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤11中，每个基站以基站间信道的相干时间长度为周期重复发送所述导频矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2包括：步骤21：所述基站根据所获得的与其它基站间的信道估计值、下行数据预...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙布勒，周一青，田霖，石晶林，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11