[發明專利]一種低復雜度的基于用戶交換的導頻分配方法

有效

• 申請號: 201611219261.8
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106712817B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張海霞;劉見花;袁東風;周曉天;郭帥帥
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04L5/00
• 代理公司: 37219 濟南金迪知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊樹云

本發明涉及一種低復雜度的基于用戶交換的導頻分配方法，該方法能夠以較低的復雜度實現與窮舉遍歷方法基本一致的系統性能，有效減弱了導頻污染的影響，能夠以較低的復雜度在最大化系統和速率性能的同時兼顧用戶間的公平性，由于方法的復雜度較低，更有利于現實應用。

技術領域

本發明涉及一種低復雜度的基于用戶交換的導頻分配方法，屬于通信系統技術領域。

背景技術

導頻污染問題是大規模天線系統Massive MIMO系統中一個被廣泛研究的問題，它是一種用戶共用導頻所引起的干擾問題，一般發生在Massive MIMO系統中的TDD模式中。在TDD模式中，上、下行信道具有互易性，因此，可以用上行估計到的信道來作為下行傳輸的信道。由于在信道的相干時間內既要進行導頻的發送又要進行信息的傳輸，因此導頻的長度是有限的，這限制了系統中可用導頻的個數，從而使得相鄰小區間不可避免地復用導頻，導頻污染成為Massive MIMO中一個不可回避的問題。

以最大化用戶速率乘積為優化目標的導頻分配可以有效減弱導頻污染的影響，并且可以在最大化系統和速率的同時兼顧用戶之間的公平性。但是，解決該優化問題傳統的方法是窮舉遍歷的方法，窮舉遍歷的方法是指將導頻分配所有的可能性遍歷一遍，從中選擇出用戶速率乘積最大的導頻分配方案。該方案可以實現問題的最優解，但是，實施起來具有極高的復雜度。

另外一種基于貪婪的導頻分配方法可以以較低的復雜度求解優化問題，其基本思想是每次迭代將每個小區中選出一個用戶的可能性遍歷一遍，選出使得用戶組合中用戶速率乘積最大的一個組合作為該次迭代的最優解，然后從系統中去除掉選出的用戶，繼續進行迭代直到所有的用戶都被分配完導頻為止。但是這種基于貪婪的分配策略只能實現局部最優的性能。

發明內容

針對優化目標為最大化系統用戶速率乘積的導頻分配問題，本發明提出了一種基于用戶交換的導頻分配方法。

該方法可以實現與窮舉遍歷方法基本一致的系統性能，但是實施的復雜度被大大減小，更有利于現實應用。

本發明的技術方案為：

一種低復雜度的基于用戶交換的導頻分配方法，適用于Massive MIMO系統，所述Massive MIMO系統包括L個等同的六邊形小區，每個小區包括1個中心基站和K個用戶，1個中心基站同時服務K個用戶，同一小區中的用戶用的是相互正交的導頻，小區間的用戶復用導頻，所述Massive MIMO系統中可供分配的導頻數為K個，具體步驟包括：

(1)根據用戶到中心基站的距離,獲取Massive MIMO系統中各小區中的各個用戶到各中心基站的大尺度衰落信息i，j∈[1，2，…，L]，k∈[1，2，…，K]，是指i小區中的用戶k到j小區中的中心基站的大尺度衰落因子；

(2)對導頻分配問題構建目標函數，目標函數max U(P)為最大化Massive MIMO系統內所有用戶的速率的乘積，如式(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，為l小區中使用第k個導頻的用戶的速率，l∈[1，2，…，L]，

是指l小區中的用戶k到l小區中的中心基站的大尺度衰落因子；是指l小區中的用戶k到j小區中的中心基站的大尺度衰落因子；

(3)利用貪婪策略每次選出一個用戶速率乘積最大的導頻組，迭代K次完成導頻分配作為初始的導頻組；

使用相同導頻的用戶的集合為一個導頻組且每個導頻組內的用戶來自不同的小區，P_k表示使用導頻K的導頻組；Massive MIMO系統中共有K個導頻組，即P₁，P₂，…，P_K,每個導頻組中有L個用戶；