[发明专利]多小区协调大规模MIMO导频复用传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多小区多用户大规模MIMO系统通信领域，尤其涉及一种基于多小区协调的多用户大规模MIMO导频复用传输方法。

背景技术

大规模MIMO技术可以深度挖掘利用空间维度资源,大幅提高数据传输速率、频谱效率和功率效率，满足未来宽带绿色无线通信需求，其独特的技术优势受到学术界及工业界的广泛关注。

在MIMO系统中，发送端预编码传输和接收端信号检测都需要掌握信道状态信息(CSI)，CSI的获取对MIMO系统至关重要。实际无线通信中CSI的获取通常基于导频辅助方法。然而，由于大规模MIMO数量众多的基站天线，传统频分双工技术因其与基站天线数目成正比的巨大导频开销及用于反馈CSI所需的巨大带宽而使其在大规模MIMO中的应用变得异常困难。而时分双工(TDD)技术由于其上/下行信道互易性，基站可通过上行链路导频训练得到CSI，所产生的导频开销仅与用户端天线数目成正比，因而更适用于大规模MIMO系统。在TDD系统中，已有导频调度方案使用的导频都是小区内完全正交、小区间完全复用的。导频数目与小区内用户天线数目成正比。尽管导频开销有所降低，但当用户数目较多，或者用户移动速度较快时，相干块长度短，可用于发送有用数据的符号时间相对减少，此时导频开销问题仍十分突出。如何降低导频开销，对大规模MIMO传输具有实际意义。

在实际场景中，对于室外宏蜂窝小区，基站天线架设的位置通常较高，基站周围散射体较少，大部分信道能量通常集中于有限个空间方向上。此信道特性使得处于接近正交空间方向上的用户使用相同导频成为可能。基于此，本发明给出一种基于多小区协调的多用户大规模MIMO导频复用传输方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种基于多小区协调的多用户大规模MIMO导频复用传输方法，降低系统导频开销。该方法基本特点是：(1)采用多小区协调通信，多个小区构成一个小区簇，小区簇内所有用户统计信道信息需要通过各基站经回程链路发送给中央控制单元(负责协调小区簇内所有小区)，由中央控制单元进行导频的统一分配；(2)同一时频资源上，同小区用户不要求使用完全正交导频，不同小区也不要求完全复用同一套导频，各小区各用户使用的导频取决于用户统计信道信息，根据实际情况，允许同小区或不同小区的两个或多个用户使用同一导频。

技术方案：一种基于多小区协调的多用户大规模MIMO导频复用传输方法，其特征在于该方法包括以下内容：

1)将多个小区构成一个小区簇,小区簇内各小区基站分别配备由n根(n大于等于64)天线构成的大规模天线阵列，各基站在同一时频资源上与多个用户进行无线通信；

2)各小区基站获取所述多个用户统计信道信息，其中所述统计信道信息通过用户反馈或基站直接估计来获取，或者通过上行探测信号获得；

3)各小区基站将所述统计信道信息通过回程链路交予中央控制单元(负责协调小区簇内所有小区)，中央控制单元综合利用所有统计信道信息按照给定的准则,如信道估计均方误差之和最小准则,通过联合穷举最优或多小区协调导频复用分配算法对小区簇内所有用户进行联合导频分配，并将各小区导频分配结果通过回程链路发送给相应基站；

4)各基站依据中央控制单元返回的本小区用户导频分配情况为本小区用户分配相应导频，各小区用户在同一时频资源上周期性发送各自分配到的导频给本小区基站，各基站依据接收到的导频信号对各用户进行信道估计；

5)各小区用户在同一时频资源上发送上行数据，各基站基于最小均方误差准则利用信道估计以及估计误差的统计特性生成鲁棒接收矩阵，并对上行链路信号进行鲁棒接收从而获得发送信号估计值，进而获得发送比特数据流；

6)各小区基站在同一时频资源上基于泄漏准则利用信道估计以及估计误差的统计特性生成鲁棒预编码矩阵并对将要发送给本小区用户设备的数据进行鲁棒预编码并发送，各用户设备对接收的信号进行处理获得下行发送比特数据流；

7)在各用户移动过程中，随着各基站与各用户间信道长时统计特性的变化，各基站周期性获得更新后的统计信道信息，并将统计信道信息通过回程链路发送给中央控制单元，中央控制单元根据更新后的小区簇内所有用户统计信道信息动态实施3)中所述导频分配方案，形成更新后的导频复用模式，并进而实施前述的导频复用传输方法；