[發(fā)明專利]密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)導(dǎo)頻復(fù)用信道估計與導(dǎo)頻分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310641663.7
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103634244A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高西奇;孫強(qiáng);孫曉宇;金石;張源
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多天線無線通信信道估計與導(dǎo)頻分配方法，尤其涉及一種密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)導(dǎo)頻復(fù)用信道估計與導(dǎo)頻分配方法。

背景技術(shù)

為滿足未來移動通信應(yīng)用需求，在基站端密集布設(shè)天線陣列，以深度挖掘利用空間維度資源，成為未來無線通信的發(fā)展趨勢之一。而密集分布式無線通信系統(tǒng)將基站端密集布設(shè)的天線陣列采用分布式方式在小區(qū)中密集布設(shè)遠(yuǎn)程接入單元(RAU)，每個RAU與中心處理單元通過光纖或者高速鏈路相連。小區(qū)通過密集布設(shè)RAU可以進(jìn)一步縮短用戶和天線間的接入距離，從而獲得低傳播損耗和高空間復(fù)用的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)頻譜效率和功率效率。

實(shí)際通信系統(tǒng)通常使用基于導(dǎo)頻輔助的信道估計方法，為了獲得較好的信道估計，用戶需要使用正交導(dǎo)頻。但是信道的相干時間長度通常不能支持大量的用戶使用正交導(dǎo)頻。為了減少導(dǎo)頻開銷，需要靠導(dǎo)頻復(fù)用信道估計方法支持更多的用戶，但是用戶發(fā)送非正交的訓(xùn)練序列會造成基站端上行信道估計被其他的用戶發(fā)送訓(xùn)練序列所污染，從而會帶來導(dǎo)頻污染問題。導(dǎo)頻污染問題是制約密集分布式無線通信系統(tǒng)性能的瓶頸問題之一。本發(fā)明提出一種導(dǎo)頻復(fù)用信道估計與導(dǎo)頻分配方法，其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，在減少導(dǎo)頻開銷的同時，可有效地降低導(dǎo)頻污染的影響。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)導(dǎo)頻復(fù)用信道估計與導(dǎo)頻分配方法，節(jié)省系統(tǒng)的導(dǎo)頻開銷，提高系統(tǒng)頻譜效率和功率效率。該方法基本特點(diǎn)是，小區(qū)內(nèi)在同一資源上通信的不同用戶所使用的導(dǎo)頻信號不要求完全正交，不同用戶根據(jù)用戶大尺度衰落信道信息進(jìn)行動態(tài)導(dǎo)頻復(fù)用信道估計，并且實(shí)施導(dǎo)頻分配，使得所需優(yōu)化的系統(tǒng)性能最優(yōu)。

技術(shù)方案：本發(fā)明提出了一種密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)導(dǎo)頻復(fù)用信道估計與導(dǎo)頻分配方法，具有以下特征：

a.小區(qū)密集布設(shè)遠(yuǎn)程接入單元(RAU)，所有RAU通過高速回程鏈路與中心處理單元相連，在同一時頻資源上多個用戶與相鄰的RAU進(jìn)行無線通信，通信的上下行采用時分雙工TDD方式，通信過程包括上行信道探測和導(dǎo)頻分配、上行信道訓(xùn)練、上行數(shù)據(jù)傳輸、下行數(shù)據(jù)傳輸四個階段；

b.在上行信道探測和導(dǎo)頻分配階段，RAU依據(jù)接收到的探測信號獲取各用戶的大尺度衰落信道信息，并回傳給中心處理單元；中心處理單元利用大尺度衰落信道信息，進(jìn)行導(dǎo)頻分配，確定各用戶所使用的導(dǎo)頻信號；

c.在上行信道訓(xùn)練階段，各用戶在同一時頻資源上周期性地發(fā)送各自所分配到的導(dǎo)頻信號，RAU依據(jù)收到的導(dǎo)頻信號進(jìn)行各用戶的信道估計；

d.隨著系統(tǒng)參數(shù)變化，即用戶數(shù)的增減，用戶移動位置的更新，以及不同的應(yīng)用場景，需要實(shí)施動態(tài)復(fù)用導(dǎo)頻信道估計和導(dǎo)頻分配；

e.在上行數(shù)據(jù)傳輸、下行數(shù)據(jù)傳輸階段，RAU利用信道估計以及估計誤差的統(tǒng)計特性對上、下行鏈路數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理。

所述的導(dǎo)頻分配在中心處理單元依據(jù)各用戶的大尺度衰落信道信息完成，中心處理單元依據(jù)信道估計均方誤差之和最小準(zhǔn)則，或者上下行加權(quán)凈遍歷和速率最大準(zhǔn)則，對小區(qū)中的用戶及導(dǎo)頻資源進(jìn)行調(diào)度，確定最佳的導(dǎo)頻復(fù)用模式，即各用戶使用的導(dǎo)頻信號，導(dǎo)頻分配可以通過低復(fù)雜度的用戶排序分組法實(shí)施。

在上行信道訓(xùn)練階段，各調(diào)度用戶在給定的時頻資源上發(fā)送各自所分配到的導(dǎo)頻信號，不同用戶所使用的導(dǎo)頻不要求完全正交，不同用戶之間可以復(fù)用相同的導(dǎo)頻。RAU利用接收到的上行導(dǎo)頻信號和各用戶信道的大尺度衰落信道信息，實(shí)現(xiàn)各調(diào)度用戶的最小均方誤差信道估計，獲得信道矢量的估計值及其均方誤差。

所述的動態(tài)復(fù)用導(dǎo)頻信道估計是指當(dāng)用戶大尺衰落信道信息發(fā)生變化，需要動態(tài)的更新導(dǎo)頻分配結(jié)果，各調(diào)度用戶發(fā)送各自重新分配的導(dǎo)頻，RAU對各調(diào)度用戶進(jìn)行最小均方誤差信道估計。

所述的用戶排序分組法主要思想是首先根據(jù)導(dǎo)頻因子τ＝1計算各用戶的性能，并依據(jù)各用戶性能大小重新排序；然后導(dǎo)頻因子τ＝τ+1，將性能最佳的前τ個用戶分配到τ組，剩余的K-τ個用戶按照貪婪的方式分配到τ組使得系統(tǒng)性能最優(yōu)，并決定各組所分配的導(dǎo)頻；最后比較當(dāng)前導(dǎo)頻復(fù)用因子與前一導(dǎo)頻復(fù)用因子下的系統(tǒng)性能，若當(dāng)前導(dǎo)頻復(fù)用因子下的系統(tǒng)性能較優(yōu)，則增加導(dǎo)頻因子重新分配導(dǎo)頻，若前一導(dǎo)頻復(fù)用因子下的系統(tǒng)性能較優(yōu)，則結(jié)束導(dǎo)頻分配。

有益效果：本發(fā)明提供的密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)導(dǎo)頻復(fù)用信道估計與導(dǎo)頻分配方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、可以大幅降低系統(tǒng)的導(dǎo)頻開銷，解決密集分布式無線網(wǎng)絡(luò)信道信息獲取瓶頸問題，提升系統(tǒng)的頻譜效率及功率效率。

2、利用大尺度衰落信道信息進(jìn)行導(dǎo)頻分配，共享的信道信息開銷低，算法復(fù)雜度低，并且分配效率高；