一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度mimo傳輸方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度MIMO傳輸方法。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)移導(dǎo)頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用基于用戶位置的用戶選擇方案，去掉對(duì)周?chē)^(qū)干擾較大的子用戶組，從而在信道估計(jì)階段降低相鄰小區(qū)數(shù)據(jù)干擾，同時(shí)在下行數(shù)據(jù)傳輸階段降低小區(qū)間的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)容量的提升。在用戶選擇方案的基礎(chǔ)上，采用Kalman估計(jì)方法，利用信道的空時(shí)相關(guān)性，進(jìn)一步消除小區(qū)間的殘留干擾，提升信道估計(jì)的精度。本發(fā)明通過(guò)用戶選擇過(guò)程和Kalman信道估計(jì)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多小區(qū)Massive?MIMO系統(tǒng)空時(shí)相關(guān)信道下更為準(zhǔn)確的信道估計(jì)結(jié)果，在抑制小區(qū)間導(dǎo)頻估計(jì)階段干擾的同時(shí)，提高了系統(tǒng)下行數(shù)據(jù)的吞吐率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度MI MO傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，涉及一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度MIMO傳輸方法。
技術(shù)背景
[0002]多輸入多輸出(Multiple-1nputMultiple-Output, ΜΙΜΟ)是一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中采用多根天線收發(fā)數(shù)據(jù)的無(wú)線通信技術(shù)，它將所傳輸?shù)男畔⒔?jīng)過(guò)空時(shí)編碼形成多個(gè)子信息流，并由多根天線發(fā)射出去，接收端利用多根天線進(jìn)行接收。相較單輸入單輸出(Single-1nput Single-Output, SI SO)通信技術(shù),MIMO技術(shù)可以利用空間復(fù)用與空間分集，成倍地提高系統(tǒng)容量，且能夠提高信道的可靠性，降低誤碼率。MMO技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中。大尺度MMO技術(shù)也叫Massive MMO技術(shù)，是指在傳統(tǒng)MMO系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將收發(fā)天線增加到幾十甚至上百根。Massive MMO系統(tǒng)作為一種新的蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保留了傳統(tǒng)MMO系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并利用數(shù)量眾多的天線將系統(tǒng)噪聲和不相干的小區(qū)間干擾平均掉；天線數(shù)量的增加，使得系統(tǒng)容量隨之大大增加，決定了 Massive MMO系統(tǒng)具有很好的發(fā)展前景。
[0003]在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中，信道狀態(tài)受到大尺度與小尺度衰落以及多種干擾的影響，基站無(wú)法獲取無(wú)失真的信道狀態(tài)信息，抑制了系統(tǒng)的容量。目前的解決方案主要是在接收端進(jìn)行信道估計(jì)，然后對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行波束賦形，以緩解信道畸變帶來(lái)的影響。接收端實(shí)現(xiàn)解調(diào)的方式分為非相干解調(diào)與相干解調(diào)，非相干解調(diào)不需要信道狀態(tài)信息，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的接收機(jī)實(shí)現(xiàn)。但是同相干解調(diào)相比，非相干解調(diào)方式下系統(tǒng)的性能會(huì)有3-4dB的降低。而相干檢測(cè)需要準(zhǔn)確的信道狀態(tài)信息，因此需要進(jìn)行信道估計(jì)。但是在多小區(qū)MassiveMMO系統(tǒng)中，導(dǎo)頻污染限制了系統(tǒng)容量的增加，使得系統(tǒng)容量隨著天線數(shù)量的增加逐漸趨于飽和。導(dǎo)頻污染產(chǎn)生的原因是相鄰小區(qū)的用戶發(fā)送的訓(xùn)練序列與本小區(qū)內(nèi)用戶發(fā)送的訓(xùn)練序列無(wú)法保證正交，從而導(dǎo)致信道估計(jì)結(jié)果并非本地用戶的實(shí)際信道狀態(tài)。與此同時(shí)，基站尺寸的限制使得數(shù)量眾多的天線之間彼此距離很小，信道之間產(chǎn)生相關(guān)性。在系統(tǒng)下行傳輸過(guò)程中，相鄰小區(qū)基站的下行數(shù)據(jù)無(wú)法保證非相干的條件，從而造成小區(qū)間數(shù)據(jù)的干擾，最終導(dǎo)致系統(tǒng)容量降低。
[0004]因此，如何抑制導(dǎo)頻污染，準(zhǔn)確獲取信道狀態(tài)信息，同時(shí)在小區(qū)下行數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，抑制小區(qū)間數(shù)據(jù)干擾，是提升Massive MIMO系統(tǒng)容量的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于,通過(guò)一種多小區(qū)Massive MIMO系統(tǒng)空時(shí)相關(guān)信道下的信道估計(jì)與數(shù)據(jù)傳輸方案，采用Time-shifted導(dǎo)頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用基于用戶位置的用戶選擇方案，去掉對(duì)周?chē)^(qū)干擾較大的子用戶，從而在信道估計(jì)階段降低相鄰小區(qū)數(shù)據(jù)干擾，同時(shí)在下行數(shù)據(jù)傳輸階段降低小區(qū)間的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)容量的提升。在用戶選擇方案的基礎(chǔ)上，采用Kalman估計(jì)方法，利用信道的空時(shí)相關(guān)性，進(jìn)一步消除小區(qū)間的殘留干擾，提升信道估計(jì)的精度。[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0007]一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度MIMO數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1，設(shè)置系統(tǒng)小區(qū)和小區(qū)分組，進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。 [0009]假設(shè)系統(tǒng)由L個(gè)小區(qū)組成，共用同一組正交導(dǎo)頻組，每個(gè)小區(qū)包含K個(gè)用戶。
[0010]步驟1.1，將系統(tǒng)小區(qū)分組。
[0011]與多小區(qū)頻率復(fù)用方法相同(頻率復(fù)用區(qū)群中小區(qū)個(gè)數(shù)N = 4)，將L個(gè)小區(qū)分成4組。
[0012]步驟1.2，第I組內(nèi)用戶同時(shí)發(fā)送序列長(zhǎng)度為τ的導(dǎo)頻，所有小區(qū)用戶發(fā)送導(dǎo)頻序列，第k個(gè)用戶發(fā)送的導(dǎo)頻序列為:
[0013]sk = [SklSfSk,]
[0014]導(dǎo)頻序列符號(hào)的能量相等，且有Skl I2+…+ I %τ I2 = x,k= 1，2，…，K。
[0015]步驟1.3，其它組內(nèi)小區(qū)基站經(jīng)過(guò)預(yù)編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)wklqkl，其中qkl為第I小區(qū)發(fā)送給該小區(qū)第k個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，Wkl為預(yù)編碼矩陣。
[0016]步驟2，通過(guò)Massive MIMO系統(tǒng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至接收端，在接收端對(duì)信道進(jìn)行建模。
[0017]假設(shè)基站由均勻線陣組成，每個(gè)基站包含M根天線，天線間隔為半波長(zhǎng)，且各基站的天線排列互相平行。
[0018]步驟2.1，建立用戶與基站之間具有空時(shí)相關(guān)性的多徑塊狀信道模型。
[0019]第t個(gè)時(shí)間塊內(nèi)第I小區(qū)第k個(gè)用戶到第1'基站的信道狀態(tài)可以表示為:
[0020]
【權(quán)利要求】
1. 一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度MIM0數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1，設(shè)置系統(tǒng)小區(qū)和小區(qū)分組，進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；假設(shè)系統(tǒng)由L個(gè)小區(qū)組成，共用同一組正交導(dǎo)頻組，每個(gè)小區(qū)包含K個(gè)用戶；步驟1.1，將系統(tǒng)小區(qū)分成4組；步驟1.2，第1組內(nèi)用戶同時(shí)發(fā)送序列長(zhǎng)度為t的導(dǎo)頻，所有小區(qū)用戶發(fā)送導(dǎo)頻序列， 第k個(gè)用戶發(fā)送的導(dǎo)頻序列為：[sklsk2...skT]導(dǎo)頻序列符號(hào)的能量相等，且有I Skl 12+…+1 SkT 12 = T，k = 1，2，…，K ;步驟1. 3，其它組內(nèi)小區(qū)基站經(jīng)過(guò)預(yù)編碼，發(fā)送數(shù)據(jù)wklqkl，其中qkl為第1小區(qū)發(fā)送給該 小區(qū)第k個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，wkl為預(yù)編碼矩陣；步驟2，通過(guò)Massive MIM0系統(tǒng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至接收端，在接收端對(duì)信道進(jìn)行建模； 假設(shè)基站由均勻線陣組成，每個(gè)基站包含M根天線，天線間隔為半波長(zhǎng)，且各基站的天 線排列互相平行；步驟2. 1，建立用戶與基站之間具有空時(shí)相關(guān)性的多徑塊狀信道模型；第t個(gè)時(shí)間塊內(nèi)第1小區(qū)第k個(gè)用戶到第1'基站的信道狀態(tài)可以表示為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度MIMO數(shù)據(jù)傳輸方法,其特征在于，所述步驟3基于用戶位置挑選出對(duì)周?chē)^(qū)干擾較小的子用戶的方法如下: (1)初始化用戶組U為小區(qū)內(nèi)所有用戶的集合； (2)定義角度相關(guān)性函數(shù)F(k)，根據(jù)F(k)的大小從小區(qū)中挑選出干擾用戶，并從用戶組U中刪除該用戶； 角度相關(guān)性函數(shù)定義為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空時(shí)相關(guān)信道大尺度MIMO數(shù)據(jù)傳輸方法,其特征在于，所述步驟5基于空時(shí)相關(guān)性進(jìn)行Kalman信道估計(jì)的方法如下: (1)將系統(tǒng)的模型方程作為Kalman觀測(cè)方程，表示為: yB1, (t) = hr kl(t) sk+n0/ (t) 式中，yB/ (t)為1`小區(qū)接收的數(shù)據(jù)，η/為系統(tǒng)噪聲與干擾信號(hào)的疊加，則噪聲方差可以表示為:
【文檔編號(hào)】H04L25/08GK103560985SQ201310541055
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】楊睿哲, 馬大為, 葉斯洋, 張延華, 宗亮, 孫艷華 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)