[發明專利]大規模多天線系統中基于并行抵消的高效導頻方法

有效

• 申請號: 201310695982.6
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103716263A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 張華;鄭心如;許威
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04L25/03;H04L1/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于并行抵消的大規模多輸入多輸出系統導頻方法，其特征在于，該導頻方法包括以下過程：

步驟1）小區中有一個基站和K個用戶，用g_k＝[g_1k,g_2k,...,g_Mk]^T表示小區中第k個用戶到基站的復傳輸矢量，其中，M為基站的天線總數，k＝1、2、3…K，小區中第k個用戶終端到基站的第m根天線的復傳輸系數為g_mk，m為正整數，且1≤m≤M，h_mk表示小區中第k個用戶終端到基站的第m根天線的復快衰落因子，β_k表示小區中第k個用戶終端到基站的慢衰落系數；用戶采用長時估計方法獲得慢衰落系數β_k；根據慢衰落系數β_k的值，從大到小排列小區中的所有用戶，形成用戶序列；

步驟2）基站首先進行信道估計，在第一個相干時間，第一個用戶傳輸導頻時，其他用戶不進行數據傳輸，基站對第一個用戶進行最小均方誤差信道估計，得到第一個用戶的信道估計值其中，表示第一個相干時間內第一個用戶傳輸導頻時，基站的接收信號，ρ_p表示導頻信噪比，表示第一個用戶傳輸的上行導頻，表示的共軛，β₁表示小區中第一個用戶終端到基站的慢衰落系數；

步驟3）第二個用戶傳輸導頻時，第一個用戶同時傳輸上行數據，其他用戶仍然靜止，基站利用式（1）計算出第一個用戶傳輸的數據信息估計值

q^1=(g^11)HY21/ρr||g^11||2]]>???式（1）

式（1）中，表示第一個相干時間內第二個用戶傳輸導頻時，基站的接收信號；ρ_r表示上行鏈路信噪比，表示的共軛轉置。

基站從接收信號中抵消第一個用戶的干擾，然后進行最小均方誤差信道估計，得到第二個用戶的信道估計值其中，是第二個用戶傳輸的上行導頻，表示的共軛，β₂表示小區中第二個用戶終端到基站的慢衰落系數，表示第一個相干時間基站從接收信號中抵消掉第一個用戶干擾后剩余的干擾和白噪聲的方差，

步驟4）基站按照步驟1）的用戶序列，對排在第二個用戶以后的每個用戶，依次進行用戶數據干擾抵消，并對所有用戶完成信道估計，獲得各用戶的信道估計值其中，表示第一個相干時間內第k個用戶傳輸上行導頻時，基站的接收信號；表示第一個相干時間內，第t個用戶的信道估計值，表示第t個用戶上行傳輸數據的估計值，表示的共軛轉置；表示第k個用戶傳輸的上行導頻，表示的共軛，β_k表示小區中第k個用戶終端到基站的慢衰落系數，表示第一個相干時間基站從接收信號中抵消掉第k個用戶以外的其他用戶干擾后剩余的干擾和白噪聲的方差，表示第一個相干時間第t個用戶的信道估計值的誤差的方差，β_t表示小區中第t個用戶終端到基站的慢衰落系數，表示第一個相干時間基站從接收信號中抵消掉第t個用戶以外的其他用戶的干擾后剩余的干擾和白噪聲的方差；

步驟5）在完成各用戶的信道估計后，根據相應的上下行鏈路配置進行數據傳輸，基站接收上行數據時，按照式（2）得到第k個用戶的上行數據估計值

a^k=1ρr||g^k1||2y‾k]]>???式（2）

式（2）中，y‾k=(g^k1)H(ρrΣj=1Kgjaj+n),]]>表示第一個相干時間內第k個用戶信道估計值的共軛轉置，a_j表示第j個用戶發送的上行數據，g_j表示第j個用戶信道值，n表示加性高斯白噪聲；

步驟6)進行下行數據傳輸：基站按照式（3）得到對應第k個用戶的下行數據估計值

s^k=xkρf||g^k1||]]>???式（3）

式（3）中，x_k是第k個用戶接收到的信號，xk=ρfgkHpksk+ρfΣj=1,j≠kKgkHpjsj+nk,]]>s_k表示對應第k個用戶的下行數據，p_k表示第k個用戶的預編碼矢量，表示基站到第k個用戶的下行信道值，p_j表示第j個用戶的預編碼矢量，表示第一個相干時間內基站對第j個用戶的信道估計值；s_j表示對應第j個用戶的下行數據，ρ_f是下行鏈路信噪比，n_k是加性高斯白噪聲；

步驟7）在下一個相干時間內，每個用戶傳輸導頻時，小區內其他用戶同時進行上行數據傳輸，第k個用戶傳輸導頻時，基站利用式（4）計算出第t個用戶傳輸的數據估計值

q^t=(g^t2)HYk2/ρr||g^t2||2,1≤t≤k-1q^t=(g^t1)HYk2/ρr||g^t1||2,k<t≤K]]>式（4）

其中，K表示小區內用戶總數，表示第一個相干時間內第t個用戶的信道估計值，

表示的共軛轉置,表示第二個相干時間內第t個用戶的信道估計值，表示的共軛轉置,表示第二個相干時間內第k個用戶進行信道估計時，基站的接收信號。基站從接收信號中抵消掉第k個用戶以外的其他用戶的干擾，然后進行最小均方誤差信道估計，得到第k個用戶的信道估計值其中，表示第二個相干時間內基站從接收信號中抵消掉第k個用戶以外的其他用戶的干擾后剩余的干擾和白噪聲的方差,σNk22=1+ρrΣt=1k-1σϵt22+ρrΣt=k+1Kσϵt12,]]>表示第一個相干時間第t個用戶的信道估計值的誤差的方差，表示第二個相干時間第t個用戶的信道估計值的誤差的方差，i=1,2；β_t表示小區中第t個用戶終端到基站的慢衰落系數，表示第一個相干時間內基站從接收信號中抵消掉第t個用戶以外的其他用戶的干擾后剩余的干擾和白噪聲的方差，表示第二個相干時間內基站從接收信號中抵消掉第t個用戶以外的其他用戶的干擾后剩余的干擾和白噪聲的方差，信道估計完成后，重復步驟5）和步驟6），直至當前相干時間結束，完成上下行鏈路數據傳輸；

步驟8)在接下來的相干時間內，如果基站清空原有的信道估計值，則返回步驟2），否則重復步驟7），完成剩下的相干時間內信道估計和上下行鏈路數據傳輸過程，直至完成所有相干時間內的信道估計和上下行鏈路數據傳輸。

2.按照權利要求1所述的基于并行抵消的大規模多輸入多輸出系統導頻方法，所述的大規模多輸入多輸出系統中選擇N個相干時間為一個基本單元，其中N為正整數，每個基本單元一開始都清空原有的信道估計值，開始第一個相干時間的數據傳輸。