[发明专利]一种大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法

说明书

本发明请求保护一种大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，属于抑制导频污染领域，为了更有效地分配导频、减小导频污染，首先，在时分双工的工作模式下，利用时移导频获得信道估计；然后，把非线性规划的导频分配问题，通过建模转化为线性分配问题，分层式地分配导频给小区和用户。该发明所得结果有效地提高了用户的频谱效率，减小了导频污染，在一定程度上，降低了计算复杂度。

技术领域

本发明属于抑制导频污染技术领域，具体涉及一种大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法。

背景技术

随着智能终端的迅速普及，无线移动通信系统中高速率的需求快速增长，大规模MIMO通过对空间维度的利用以及小区基站配置大量天线，能够有效地提高系统容量、频谱效率以及降低能量消耗，但在多个小区中，由于正交导频数量有限，导频存在复用而引起小区间的干扰，影响信道估计的精确性，降低系统性能，从而造成了导频污染，因此如何减小导频污染受到广泛的关注。

近年来，在大规模MIMO中抑制导频污染的研究受到广泛关注。对现有的文献检索发现，相关文献如下：Zhangbiao等人在《2016IEEE International Conference onCommunication Systems(ICCS),Shenzhen:IEEE,2016:1-5.》上发表了题为“Geneticalgorithmbasedpilot allocation scheme formassive MIMO system”的文章。虽然突破局部最优解的限制，以较低的算法复杂度实现各小区用户和速率最大，但其交叉算子使群体中的染色体具有局部相似性，存在搜索停滞的问题。Xudong Zhu等人在《IEEECommunications Letters,2015,19(9):1644-1647.》上发表了题为“SmartPilotAssignment forMassive MIMO”的文章。该文章提出了智能导频分配方法，利用贪婪算法对信道质量最差的用户依次分配干扰最小的导频序列，虽避免了严重的导频污染，但应用场景有限，并且计算复杂度较高。

因此，针对大规模MIMO系统中存在的导频污染，考虑到不同用户导频污染程度不同的情况，研究抑制导频污染的导频分配方法具有重要的实际应用价值和意义。由于导频分配问题是一个非线性规划问题，需要建立相关模型将其简化为线性分配问题，存在一定的计算复杂度。因此，在大规模MIMO系统中提出了一种低复杂度的导频分配方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高系统的频谱效率、降低计算复杂度的大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法。本发明的技术方案如下：

一种大规模MIMO系统中低复杂度的导频分配方法，其包括以下步骤：

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。

进一步的，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：