[發明專利]一種寬帶大規模天線系統中導頻調度方法

有效

• 申請號: 201410136859.5
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103905172B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 江彬;熊鑫;尤肖虎;高西奇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00
• 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

技術領域

本發明涉及一種無線通信系統的導頻資源分配方法，尤其涉及一種采用匹配傳輸的寬帶大規模天線系統中導頻調度方法。

背景技術

近年來移動用戶對高速率數據業務，如網頁瀏覽、視頻傳輸、遠程辦公等需求的提高，促進了移動通信技術的迅猛發展。多天線技術（MIMO，multiple-input?multiple-output）結合正交頻分復用（OFDM，orthogonal?frequency?division?multiplexing）技術可提供幾比特每秒每赫茲的頻譜效率，近年來這兩種技術的結合已被現代通信系統采納并開始商用，如WiMax（worldwide?interoperability?for?microwave?access）系統和LTE（long?term?evolution）系統。2010年，貝爾實驗室的研究人員發現基站安裝更多天線而形成的大規模天線系統能深度挖掘空間維度資源，該系統可提供幾十甚至幾百比特每秒每赫茲的頻譜效率。由于極大地提高了頻譜效率，大規模天線技術受到越來越廣泛的關注，有望成為未來移動通信系統的關鍵技術之一。

大規模天線系統具有更多的空間鏈路，以致需要更多的導頻資源用于獲取瞬時信道信息。為提高傳輸效率，系統需降低導頻資源開銷，以使得更多的無線資源用于傳輸數據。因而，大規模天線系統中導頻資源十分稀缺。這會使得系統中存在非正交的導頻，這種非正交導頻尤其會出現在鄰小區，這一現象被稱為導頻污染。通常，無線信道會在某個特定的區域內集中絕大部分能量。考慮到信道的能量集中特性，如果信道在空間或者頻率維度上不交疊，上述導頻污染現象就不會存在。因而，信道的能量集中特性可以提供更多的導頻資源，進而減輕導頻污染現象。為使用戶的信道在空間或者頻率維度上不交疊，需要將導頻資源進行調度。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種寬帶大規模天線系統中導頻調度方法，是一種在空間和頻率兩個維度資源上復用的導頻調度算法，適用于采用正交頻分復用技術的大規模天線系統；本發明方法設計的導頻信號能夠有效降低導頻開銷，并保證每個用戶的服務質量。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

傳統的導頻調度算法以最小均方誤差信道估計器的均方誤差為準則進行調度，這種方式不能保證各通信用戶的服務質量（QoS，quality?of?service），而各用戶的服務質量是衡量調度好壞的關鍵指標之一。本發明提供的一種寬帶大規模天線系統中導頻調度方法，以各用戶的評估傳輸速率為準則進行調度，能保證各通信用戶的服務質量，并且具有較低的調度復雜度；本發明方法具體包括如下步驟：

（1）通過周期性上行探測信號獲取U個用戶各自到基站的到達角均值、延時功率譜、功率衰落系數和到達角概率密度函數；將所有用戶按到達角均值遞增的順序排序，排序后的用戶編號為：0、1、...、u、...、U-1；

對于編號為u的用戶，延時功率譜共有L_u個徑，第i個徑的延時和歸一化功率分別為τ_uiT_s和P_ui，名詞歸一化表示為其中T_s為采樣間隔，τ_ui為采樣后延時；

對于編號為u的用戶，記功率衰落系數為β_u，到達角概率密度函數為f_u(θ)；其中0≤θ<π；

（2）通過時分復用和頻分復用方式，將導頻資源分為編號為0、1、...、g、...、G-1的G個組；記頻域導頻子載波個數為N_p；

對于編號為g的組，其中編號為u的用戶的頻域導頻信號為W_ux_g；其中x_g為編號為g的組中長度為N_p的基本導頻信號列向量，W_u為第k個對角元為的對角矩陣，e為自然底數，j為虛數單位，是編號為u的用戶的移位因子，集合P={p}={0,1,...,N_p-1}；

依次為用戶分配各組導頻資源，在一個組中分配移位因子，如果一個組分配完移位因子則換下一組，直到分配完所有組；對于任一組，分配移位因子的方法為：按編號遞增順序遍歷集合P中元素，遍歷過程中，對于集合P中每個元素p依次執行步驟（3）；