[发明专利]一种大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法

权利要求书

1.一种大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、大规模MIMO系统中，初始化小区个数、基站天线数、用户数、时隙数及大尺度衰落系数；

步骤2)、根据时移导频分配的原理，一个时隙分配一个由若干个小区组成的小区组，计算每个小区中每个用户的下行链路的信干噪比，从而得到每个用户的平均频谱效率；

步骤3)、利用每个用户的平均频谱效率作为优化目标，将导频分配问题转化为0-1规划问题，根据下行小区间干扰程度的衡量因子，对小区的导频污染程度进行升序排列，导频污染程度因子值大的小区优先分配导频，反之，导频污染程度因子值小的小区后分配导频；

步骤4)、根据小区的分组数和用户数，对非线性的0-1规划问题分别转化为对小区分配和用户分配的线性问题，根据每个小区每个用户的下行链路的信干噪比，计算所有小区总的频谱效率；

步骤5)、利用匈牙利算法依次解决步骤4)小区分配、用户分配的线性问题，直到导频分配完成。

2.根据权利要求1所述的大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，其特征在于，所述步骤1)中初始化小区个数L、基站天线数M、用户数K、时隙数N，大尺度衰落系数的值为：

其中，z_ikj是第j个小区的第k个用户到第i个小区基站之间阴影衰落，r_ikj是第j个小区的第k个用户到第i个小区基站之间的距离，η是路径损耗衰落系数。

3.根据权利要求2所述的大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据时移导频分配的原理，一个时隙分配一个小区组，计算每个小区中每个用户的下行链路的信干噪比的具体公式为：

其中，P_kj表示为第j小区第k个用户的下行传输功率，P_ki表示为第i小区第k用户的下行传输功率，α_ki表示为第i小区第k用户的边界因子，α_kj表示为第j小区第k个用户的边界因子；

满足不等式：

a_in∈{0,1}表示在第n个时隙中第i个小区的用户是否发送导频给基站，a_jn表示第n个时隙中第j个小区的用户是否发送导频给基站，满足的条件为：从而得到每个用户的平均频谱效率为：

4.根据权利要求3所述的大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，其特征在于，所述步骤3)中将导频分配问题转化为0-1规划问题，因此0-1规划问题表示为：

maxS

定义下行小区间干扰程度的衡量因子为：根据干扰程度的衡量因子，对小区的导频污染程度进行升序排列，导频污染程度大的小区优先分配导频，反之，导频污染程度小的小区后分配导频。

5.根据权利要求4所述的大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：根据小区的分组数和用户数，对非线性的0-1规划问题分别转化为对小区和用户分配的线性问题，小区分配的线性问题表示为：

其中，x_pq为优化变量，s_pq对应所有小区总的频谱效率为：

a_ip表示第p组中第i小区是否发送导频给基站，a_jp表示第p组中第j小区是否发送导频给基站；

用户分配的线性问题表示为：

其中，对应所有小区总的频谱效率为：

6.根据权利要求5所述的大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，其特征在于，所述步骤5)利用匈牙利算法依次解决小区、用户分配的线性问题，具体包括步骤：每组小区共有N个小区，根据定义的干扰程度衡量因子，干扰程度大的小区优先分配导频，在每次迭代过程中，每组中各个小区分配的导频是上一组中没有分配过的导频，避免小区间导频重复，依次循环完成每组中小区的导频分配；针对用户的分配问题，利用同样的方法，每组用户共有K个用户，将每组中的各用户使用时移导频，保证与上一组的导频不重复，以此类推，直到所有用户分配导频。