[發明專利]大規模MIMO系統中導頻污染抑制波束賦形方法

有效

• 申請號: 201410594150.X
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104320170A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 呂剛明;張國梅;田華;李國兵;黃瑩
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B7/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于無線通信系統中協作多點傳輸技術領域，涉及一種大規模MIMO系統中導頻污染抑制波束賦形方法。

背景技術

基于大規模MIMO系統的理論研究表明，當基站天線數趨于無窮大時，基站與不同用戶之間的信道矢量呈現近似正交特性，因而小區內干擾和噪聲的影響將會消失，限制系統性能的決定性因素僅剩導頻污染。此時，僅通過簡單的線性處理即可顯著提升系統性能。在這樣的系統下，有效抑制導頻污染以減小由導頻污染帶來的性能損失，進一步提升大規模MIMO系統的性能成為研究重點。

現有的抑制導頻污染的算法主要包括：信道估計算法、預編碼算法、導頻結構設計、導頻序列分配等。其中信道估計算法主要包括基于特征分解的信道估計算法和貝葉斯信道估計算法。這兩個算法或者具有較高的計算復雜度，或者需要在基站間進行大量的信息交互。預編碼算法主要包括基于基站間協作的預編碼算法和基于MMSE的預編碼算法。這類算法在已知信道估計會因導頻污染而存在估計誤差時，通過設計預編碼矩陣來彌補信道估計不準確帶來的性能損失，從而保證系統性能。導頻結構設計主要包括時移的導頻結構以及冗余的導頻結構。時移的導頻結構是通過將系統中的小區分為若干組，不同組的小區的導頻信號在時間上錯開來實現的。已有文獻證明了當基站天線數趨于無窮大時，導頻污染僅由來自同組內使用相同導頻資源的用戶產生，因此采用時移的導頻結構可以提高信道估計的精度。而冗余的導頻結構則是通過增加導頻序列長度，使得導頻復用因子大于1，以此來減小導頻污染的影響，這類方法會增加導頻開銷，當使用冗余導頻帶來的性能增益大于額外的導頻開銷帶來的性能損失時，這類方案才會有效。導頻序列分配方案主要包括以最小化信道估計均方誤差為目標函數的導頻分配方案，其需要交互大量的信息，或需中心節點支持和以最大化系統總吞吐量為目標函數的導頻分配方案，它是在基站天線數趨于無窮大的理想場景下得到的，未將真實場景下的一些干擾因素考慮進去。

已有文獻在解決導頻污染的問題上，或者討論的是基站天線數趨于無窮大的理想場景，或者具有較高的系統開銷，實現起來都較為困難。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種大規模MIMO系統中導頻污染抑制波束賦形方法，該方法可以提高多小區大規模MIMO系統的信道估計精度以及頻譜效率性能，并且系統的開銷小。

為達到上述目的，本發明所述的大規模MIMO系統中導頻污染抑制波束賦形方法包括以下步驟：

1)設MIMO系統中包含L個小區，每個小區配備一個帶有M根天線的基站，將MIMO系統中所有基站分為N組，則第i個小區內第k個用戶發送的最優波束賦形矢量為：