[发明专利]一种大规模MIMO系统中基于相干时间的导频分配方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种大规模MIMO系统中基于相干时间的导频分配方法。

背景技术

随着用户对高速数据服务的需求不断增加，以及不断增加的小区用户数，移动通信网络对频谱资源的需求日益增加，大规模多用户多输入多输出(多用户多输入多输出，文中简称：MU-MIMO)系统通过增加基站天线数目提高系统频谱利用率，得到广泛关注。大规模MU-MIMO系统在基站侧配备远比用户数更多的天线，而小区用户配备单个天线，基站用这大量的天线，在相同的时频资源里同时服务于多个终端用户，利用上行传输的导频以及TDD(时分双工)系统信道的互易性，获得所有用户的上下行信道估计值，从而进行下行链路预编码。

大规模MU-MIMO系统的基本特征是基站侧的天线数目相比于传统MU-MIMO系统增加了一个量级以上。它相比于传统MU-MIMO系统，具备特有的优点：获得更高倍数的容量；更高的功率利用率和频谱利用率；可以使用相对廉价、低功率的器件；更好的链路可靠性等。

传统的大规模MIMO系统，小区内所有用户采用正交导频，基站利用这些正交导频以及TDD系统信道互易性进行信道估计，从而获得所有用户的上下行信道估计信息。然而，由于相干时间以及用户数的限制，相同的正交导频序列需要在多个小区中复用，从而基站在接收上行导频信息时将受到同频小区用户发送的导频信息的干扰，产生导频污染的问题。

发明内容

发明目的：本发明为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种能够实现导频资源的优化分配，提升系统总体数据传输性能，有效降低导频污染问题的大规模MIMO系统中基于相干时间的导频分配方法。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种大规模MIMO系统中基于相干时间的导频分配方法，包括以下步骤：

步骤1：将L个小区分成L_f个由快速移动的用户组成的小区和L_s个由慢速移动的用户组成的小区，每个小区有K个随机分布的用户，每个用户经历独立的信道信息，其中，L_f个小区组成集合Γ_f，L_s个小区组成集合Γ_s；

步骤2：在系统的载波频率下计算每个用户的相干时间；

步骤3：以集合Γ_f中用户的最小的相干时间长度设为单位相干时间T，T为集合Γ_f中的所有用户的信道估计间隔；选取集合Γ_s中最小的相干时间长度T_m，令则QT为集合Γ_s中的所有用户的信道估计间隔；单位相干时间个数为N_c；

步骤4：在第一个单位相干时间里，基站估计所有用户的信道信息，根据信道估计值进行下行数据传输，得到系统下行可达速率C₁；

步骤5：在第n个单位相干时间，判断mod(n,Q)是否等于1或者Q是否等于1；其中，mod(·)表示取模运算；如果mod(n,Q)＝1或者Q＝1，则集合Γ_f和Γ_s中用户更新信道估计值；否则，仅有集合Γ_f中用户更新信道估计值；

步骤6：进入第n+1个单位相干时间，重复步骤5，直到第N_c个单位相干时间完成判断。

进一步，所述步骤1中的快速移动用户的速度范围是35-120km/h，慢速移动用户的速度范围是1-15km/h。

进一步，所述步骤3中单位相干时间个数N_c等于Q。

有益效果：与现有技术相比，本发明充分利用了不同用户可能具有互异的移动速度，其对应信道的相干时间不同，实现导频资源的优化分配，从而提升系统总体数据传输性能，具有一定的实用性。同时本发明在总传输资源受限的情况下，有效利用有限的传输资源，从而达到系统总体数据传输性能提升，有效降低导频污染。

附图说明

图1为采用本发明的导频分配方法和传统未分配方法的下行可达速率关于用户数的比较曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步解释。

本发明的一种大规模MIMO系统中基于相干时间的导频分配方法，该方案包括以下过程：