[發明專利]一種多用戶Massive MIMO無線移動通信系統容量增強方法

在審

• 申請號: 201410218879.7
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103974270A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 李祥明;單利群;周榮花;安建平;卜祥元
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種無線移動通信系統的容量增強方法，尤其涉及一種多用戶Massive MIMO無線移動通信系統的容量增強方法，屬于無線移動通信領域。

背景技術

Thomas L.Marzetta于2010年發表在IEEE上的“Noncooperative Cellular Wireless with Unlimited Numbers of Base Station Antennas”一文提出了一種由一個小區基站服務占用相同時頻間隔的多個單天線終端的無線移動通信系統。文中指出當基站天線數不加限制時，系統將近似不受接收噪聲和信道快衰落的影響，此時對系統造成影響的只有使用相同導頻序列的小區間干擾，并針對移動速率低于288km/h的用戶終端，在基站天線數不加限制及用戶終端發送的信息符號服從高斯分布的情況下，分別就上、下行信道的信干比(SIR)和信道容量進行了仿真分析，對研究大規模多輸入多輸出天線(Massive MIMO)通信系統的性能做出極大的貢獻。論文中的信道相干時間定義為終端移動1/4波長所需的時間，故不同移動速率的用戶終端具有不同的信道相干時間。用戶終端的移動速率小于20km/h時的信道相干時間可達到終端速率為288km/h時的信道相干時間的14倍以上。由于用戶發送導頻所需時間與小區所服務的終端數目成比例，而 發送導頻時間受發送數據的時隙長度限制，在系統載波頻率f_c＝1^.9GHz的情況下，當所有移動速率低于288km/h的移動終端設備全部在相同長度時隙進行數據信息的傳輸時，為了遷就快速移動終端，所有用戶終端都必須在不大于500微秒的時隙進行數據傳輸，導致可用于發送導頻的時間整體很短，從而使小區所能服務的用戶終端設備數目受限，進而限制了整個小區總的吞吐量。

發明內容

本發明的目的是為解決現有多用戶大規模MIMO無線移動通信系統中小區總的吞吐量受限的問題，提出了一種多用戶Massive MIMO無線移動通信系統容量增強方法。

本發明技術方案的思想是首先確定小區中各移動用戶終端的信道相干時間，然后根據信道相干時間長短的不同將用戶進行分類，令不同類別的用戶終端在不同長度的時隙進行數據傳輸(信道相干時間較長的用戶類別使用較長的時隙傳輸數據)，并為不同類別的用戶分配不同的頻譜資源和帶寬。由于使用較長的時隙長度傳輸數據使可用于發送導頻的時間變長，從而增加了小區可服務的最大用戶數目，進而使小區容量得到增強。對于較長時隙長度還可以通過對導頻部分和數據部分分別采用不同的頻率復用因子，提高數據傳送能力，從而進一步增強系統容量。

本發明的具體實現步驟如下：

一種多用戶Massive MIMO無線移動通信系統的容量增強方法， 包括以下步驟：

步驟一、基站和用戶確定移動用戶終端的信道相干時間T；

步驟二、將用戶的信道相干時間T與預定的閾值對比，確定用戶所屬類別；

步驟三、根據用戶類別，確定用戶與基站間進行通信所占用的帶寬、頻帶以及幀結構；

步驟四、移動用戶終端使用根據步驟三確定的幀結構在對應的帶寬和頻帶上向基站發送導頻信息，基站由接收到的導頻信息估計出信道狀態信息；

步驟五、移動用戶終端和基站間進行通信，包括上行通信和下行通信。

所述確定信道相干時間的方法有以下三種：

(1)、GPS定位：用戶通過GPS定位確定移動用戶終端的移動速率，從而確定信道相干時間，用戶確定信道相干時間后，通過信令信道發送相干時間信息通知給基站。

(2)、小區定位：用戶(基站)通過有效測量移動用戶終端與最近三個基站間的距離，從而精確計算出移動終端位置及位置變化速率，進而確定信道相干時間，用戶(基站)確定信道相干時間后，通過信令信道發送相干時間信息通知給基站(用戶)。

(3)、信道估計：通過用戶(基站)發送一個用以進行信道參數估計的參考信號，基站(用戶)可根據此信號信道相干時間，基站(用戶)確定信道相干時間后，通過信令信道發送相干時間信息通知 給用戶(基站)。

所述上行通信是基站根據估計出來的信道狀態信息直接對接收到的用戶所發送的信息進行恢復；下行通信是基站根據估計出來的信道狀態信息進行預編碼,使基站將其發送的下行信號能量集中在用戶方向，從而實現基站向該用戶傳輸信息。

有益效果