[發明專利]一種大規模多輸入多輸出系統中導頻序列的分配方法

有效

• 申請號: 201610064399.9
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105610561B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 孫布勒;周一青;田霖;石晶林
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04B7/0413
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

本發明提供一種用于大規模多輸入多輸出系統構建導頻序列的方法，包括：首先，確定由構造的導頻序列所組成的矩陣，以作為原始導頻序列的矩陣；然后，將原始導頻矩陣中的所有導頻序列的順序進行重新排列，得到互不相同的多個個正交矩陣；再從上述新的正交矩陣以及所述原始導頻矩陣中找出多個相關性低的矩陣，以作為用于分配給無線網絡的導頻矩陣。

技術領域

本發明涉及無線信道估計，尤其涉及無線通信導頻的分配方法。

背景技術

大規模多輸入多輸出(Massive Multiple-Input Multiple-Output,MassiveMIMO),也被稱作為大規模多天線，是指在基站配置的輸入和輸出天線的數量遠大于服務用戶數的一種傳輸機制，就是為基站安裝幾百根天線(128根、256根或者更多)，從而實現使用大量的天線同時為同一名用戶收發數據。在不改變傳統蜂窩系統的基礎上，大規模多天線系統通過利用良好的空間自由度，能夠有效地降低用戶間干擾和小區間干擾、并大幅提升頻譜效率；并且通過利用MIMO分集與復用技術，可以降低數據發送功率、提高傳輸效率、并有效地提升能量效率。除此之外，得益于大規模多天線系統的信道漸進的正交性，只需采用復雜度較低的線性預編碼和檢測算法，如匹配濾波算法(Matched-Filter，MF)，就可以獲得非常好的傳輸性能。因此，大規模多天線技術有望在未來第五代移動通信系統中扮演重要角色。

根據傳輸機制的不同，可以將大規模多天線分為時分雙工(Time DivisionDuplexing,TDD)模式和頻分雙工(Frequency Division Duplexing,FDD)模式。在TDD模式中，上下行信道具有對稱性，因此只需要估計上行信道就可以獲得下行信道的估計值。而FDD模式中上下行信道截然不同，需要單獨進行估計并進行反饋，由此導致FDD信道估計的復雜度非常高，反饋信息量非常龐大。所以針對大規模多天線的信道估計的研究集中在TDD大規模多天線上。

為了獲知信道對傳輸數據的影響以保證正確的數據傳輸，大規模多天線系統中需要利用正交導頻序列來獲得信道的估計值。就是在傳輸信號時，在包含信息的信號中插入已知的導頻序列，在接收信號時，通過確定已知的正交導頻序列在信道中所受到的影響來估計信道對包含信息的信號的影響。其中，所有用戶的導頻序列相互正交，這樣才能區分不同用戶的信道。但是，受到相干時間長度的限制，導頻序列長度無法長到能夠保證所有用戶的導頻序列是相互正交的，因此必需在不同小區間復用導頻序列。這就導致了目標小區用戶的信道估計值受到相鄰小區內使用相同導頻序列的用戶的干擾，被干擾的估計值進一步影響上下行數據的傳輸，這一現象稱之為導頻污染(Pilot Contamination)。而導頻污染成了限制大規模多天線系統性能的主要瓶頸。

目前主要有三類方法用來解決或降低大規模多天線系統中面臨的導頻污染問題：

第一類方法是預編碼方法。這類方法假設基站可以獲知部分信道信息，如大尺度衰落，信道協方差矩陣等，同時基站之間具備協作和共享的能力。在設計預編碼的時候將全局的信道信息考慮進來，對受到污染的信道估計值進行變換獲得更加適應信道條件的預編碼信息，提高數據傳輸的準確性。

第二類方法是根據信道條件分配導頻序列。這類方法也假設基站可以獲知部分信道信息，以小區為單位，基站可以將自己的服務用戶信道質量和不同導頻序列的受干擾程度分別進行排序，按照相應的目標函數進行優化，將導頻序列按照一定的規則分配給不同用戶。

第三類方法是改變傳輸架構。將使用相同導頻序列的用戶的導頻傳輸在時域上進行錯開，使得目標用戶的導頻和相鄰小區用戶的數據信息產生干擾，再利用大規模多天線系統的信道特性從混疊的信號中解出有效數據信號。

上述三類降低導頻污染的方法都是在不同小區中復用完全相同的一套導頻序列組的基礎上進行分析和處理，使用相同導頻序列的用戶之間相互干擾，尤其是小區邊緣用戶。上述方法雖然可以提升一定的性能，但為之付出的復雜度代價太大。

發明內容