[发明专利]基于用户分组的大规模MIMO系统导频分配方法

说明书

本发明是一种基于用户分组的大规模MIMO系统导频分配方法，其特点是，它包括：基于用户强度的一次分组策略、基于用户间干扰的二次分组策略和多小区间的导频分配策略，基于用户强度的一次分组策略和基于用户间干扰的二次分组策略分别根据用户自身的抗干扰能力和用户所受干扰的强弱通过两次筛选将小区内的用户分为中心用户组和边缘用户组；对于多小区间的导频分配策略，提出了多小区间的导频分配策略，按照分组完成后的中心用户数和边缘用户数生成导频序列合集，中心用户组复用一组导频序列，边缘用户组分配相互正交的导频序列，以此减小分配相同导频序列用户间的相互干扰，抑制大规模MIMO系统中的导频污染，提升系统性能。具有科学合理、高性能、高准确度等优点。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于用户分组的大规模MIMO系统导频分配方法。

背景技术

大规模多进多出(multiple-input multiple-output，MIMO)系统通过在基站侧配置大规模天线阵列，利用相同时频资源为多用户提供通信服务，每个用户可选择接入多根天线单元，既能增大用户连接密度，又能提升能量效率和系统容量。利用相同时频资源为多用户提供通信服务，每个用户可选择接入多根天线单元，能够在明显降低信号功率的同时，数倍地提高系统的频谱效率，为保障第五代移动通信技术(5th generation mobilenetworks，5G)系统的低功耗与高容量起到了支撑作用。因此，大规模MIMO技术成为了应用于5G通信的关键技术之一。

在大规模MIMO系统中，需要每个小区的用户定期向基站发射导频序列，基站端根据接收到的导频序列进行信道估计获取信道状态信息(channel state information，CSI)，再依据信道估计进行上行链路的信号检测和下行链路的预编码。但是，在复杂多变的无线传播环境中，信道的相干时间十分短暂，用于导频训练的时间不能过长，导频序列的长度和数量受到了严重限制，同一导频序列不得不被多个用户复用，而基站无法有效区分使用相同导频序列的用户，导致估计的CSI出现误差，利用CSI执行的信号检测与预编码也会相应受到影响，由此产生了导频污染问题。在大规模MIMO系统中，随着基站天线数的不断增多，噪声等非相干干扰可以逐渐消除，导频污染将成为限制大规模MIMO系统性能的瓶颈。

在传统的大规模MIMO系统中，通常采用的导频分配方式是为一个小区内的用户随机分配相互正交的导频序列，其余小区复用这一套导频序列，但这种分配方式会导致分配相同导频用户之间的相互干扰；有的方案提出增加正交导频序列的数量，在不同小区间分配多套正交导频序列来减少用户间的干扰，但这种导频分配方式会导致导频开销过大，占用系统频带资源；也有方案提出部分导频复用的分配方式，根据距离基站的距离将小区内的用户分为中心用户和边缘用户两组，由于小区间边缘用户之间的距离较近，相互影响较大，中心用户间距离相对较远，相对影响较小，因此为所有小区的所有边缘用户分配导频矢量相互正交的导频序列，为每个小区的中心用户之间分配复用的导频序列，但这种导频分配方式仅仅依据距离对用户进行划分，没有考虑用户实际受到的干扰情况。

发明内容

本发明的目的是，针对大规模MIMO系统导频分配不合理、小区内用户划分不合理的问题，提出一种科学合理、高性能、高准确度、能够抑制大规模MIMO系统导频污染问题的基于用户分组的大规模MIMO系统导频分配方法。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种基于用户分组的大规模MIMO系统导频分配方法，其特征是，它的内容包括：基于用户强度的一次分组策略、基于用户间干扰的二次分组策略和多小区间的导频分配策略：

1)基于用户强度的一次分组策略；

在设定时间间隔内，分别获取每个小区内用户到本小区内基站的大尺度衰落系数，然后按照各个用户的大尺度衰落系数设计一次分组阈值，对于任意选取的目标小区，一次分组阈值ρ₁计算公式为：