[发明专利]多小区大规模MIMO系统用户双天线导频干扰消除方法

摘要

本发明提供了一种多小区大规模MIMO系统用户双天线导频干扰消除方法，将上行链路的导频污染和下行链路数据传输过程中的干扰通过考虑空间相关性和控制用户端的波束成型权值向量来减轻。同时将导频分配引入到前面所提的方法中来，提出了基于贪婪算法的导频分配策略，结合用户双天线装置，进一步的减轻了导频污染带来的影响，从而达到减轻信道估计误差，提升系统速率的目的。

主权项

1.一种多小区大规模MIMO系统用户双天线导频干扰消除方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：设置多小区大规模MIMO系统的工作条件，并定义相关的系统参数；其中，相关的系统参数包括：复传播系数、导频分配矩阵、上行链路目标基站所接收到的信号以及下行链路中系统的可达合速率；步骤2：根据用户位置获得各自的上行链路到达角和大规模衰落系数计算出对应小组可达合速率的最大值，并形成相应维数的结果表；步骤3：寻找结果表中最大的元素并获得该元素相应的用户分组，记录相应的用户分组后清空该结果表；步骤4：判断用户分组是否全部记录完毕，若用户分组已全部记录完毕，则完成导频分配，得到分配策略；若否，则返回执行步骤3；其中，所述步骤1包括：步骤1.1：设置多小区大规模MIMO系统的工作条件；具体地，假定小区数目为L的大规模MIMO系统均复用相同的频带，每个小区内有一个基站，基站上有M根天线，每个小区内服务K个双天线的用户；在基站天线数目M趋向正无穷时，L个小区都复用相同的长度为τ的导频序列，每个小区内的用户复用K个相互正交的导频序列，并且每个小区内的K个用户使用的导频互相正交；其中，第l个小区内第k个用户标记为<k,l>，并设集合设整个系统使用的导频序列组为S＝{s₁,...,s_K}，s₁表示目标小区内第1个用户所分配到的导频序列，s_K表示目标小区内第K个用户所分配到的导频序列；其中s_k＝[s_k1,s_k2]，s_k1表示第k个用户的第1根天线所使用的导频向量，s_k2表示第k个用户的第2根天线所使用的导频向量，s_ki＝[s_ki1 s_ki2 … s_kiτ]^T,i＝1,2；s_ki1表示第k个用户的第i根天线所使用的导频向量中第1个导频，s_kiτ表示第k个用户的第i根天线所使用的导频向量中第τ个导频；导频序列的功率设为相等，则：|ski1|2+…|skiτ|2＝τ,i＝1,2,k＝1,…,K；步骤1.2：定义hmjnkl为用户的第n根天线与第j个小区内基站第m根天线之间的复传播系数：其中：m＝1,…,M；j＝1,…,L；k＝1,…,K；n＝1,2；l＝1,…,L；式中：zmjnkl表示第l小区内第k个用户的第n根天线与第j个小区内基站第m根天线之间的快衰落系数，βjkl表示第l小区内第k个用户与第j个小区内基站之间的大规模衰落系数，即代表了传输过程中的路径损耗和几何衰减；定义Hjkl为用户和第j个小区基站之间的信道矩阵；步骤1.3：定义用户导频分配矩阵V：式中：V₁表示导频分配矩阵的第1列，对应于使用第一个导频的所有用户，为定义运算符号，V_K表示导频分配矩阵的第K列，对应于使用第k个导频的所有用户，表示一个L×K维度的矩阵；步骤1.4：当用户导频分配确定后，定义上行链路目标基站所接收到的信号：式中：Y_j表示第j个小区的基站接收信号，N表示元素为加性复高斯白噪声，每个元素均值为零方差为表示用户<k,l>到第j个小区基站的等效信道矢量；步骤1.5：根据系统等效信干燥比定义下行链路中系统的可达合速率：式中：表示下行链路中系统的可达合速率，表示下行链路中用户<k,l>端接收信号的信干燥比；考虑天线之间的空间相关性后，上行链路用户<k,l>端接收信号的等效信干燥比为：式中：θ_jkl表示用户<k,l>到第j个小区基站位置获得的上行链路到达角，β_jkl表示用户<k,l>到第j小区基站大规模衰落系数，β_jkj表示用户<k,l>到第j小区基站大规模衰落系数，其中j,l＝{1,...,L},k＝{1,...,K}，u_kj1表示用户<k,l>的第1根天线处的波束成型权值，u_kj2表示用户<k,l>的第2根天线处的波束成型权值，E表示求均值的运算符号；表示用户<k,j>到第j个小区基站等效大规模衰落系数，表示用户<k,l>到第j个小区基站等效大规模衰落系数；在用户双天线场景中的下行链路中用户<k,l>端接收信号的信干燥比表示为：下行链路中系统的可达合速率表示为：作为平均可达合速率为：