大規(guī)模mimo系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染抑制波束賦形方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染抑制波束賦形方法，包括以下步驟：1)設(shè)MIMO系統(tǒng)中包含L個小區(qū)，每個小區(qū)配備一個帶有M根天線的基站，將MIMO系統(tǒng)中所有基站分為N組，2)根據(jù)廣義瑞利熵得第i個小區(qū)內(nèi)第k個用戶的最優(yōu)波束賦形矢量，得各組中每個用戶的最優(yōu)波束賦形矢量，然后在MIMO系統(tǒng)根據(jù)各組中每個用戶的最優(yōu)波束賦形矢量進行數(shù)據(jù)的傳輸。本發(fā)明可以提高多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道估計精度以及頻譜效率性能，并且系統(tǒng)的開銷小。
【專利說明】大規(guī)模ΜΙΜΟ系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染抑制波束賦形方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信系統(tǒng)中協(xié)作多點傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種大規(guī)模MMO系統(tǒng) 中導(dǎo)頻污染抑制波束賦形方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 基于大規(guī)模MMO系統(tǒng)的理論研究表明，當(dāng)基站天線數(shù)趨于無窮大時，基站與不同 用戶之間的信道矢量呈現(xiàn)近似正交特性，因而小區(qū)內(nèi)干擾和噪聲的影響將會消失，限制系 統(tǒng)性能的決定性因素僅剩導(dǎo)頻污染。此時，僅通過簡單的線性處理即可顯著提升系統(tǒng)性能。 在這樣的系統(tǒng)下，有效抑制導(dǎo)頻污染以減小由導(dǎo)頻污染帶來的性能損失，進一步提升大規(guī) 模MMO系統(tǒng)的性能成為研究重點。
[0003] 現(xiàn)有的抑制導(dǎo)頻污染的算法主要包括：信道估計算法、預(yù)編碼算法、導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)設(shè) 計、導(dǎo)頻序列分配等。其中信道估計算法主要包括基于特征分解的信道估計算法和貝葉斯 信道估計算法。這兩個算法或者具有較高的計算復(fù)雜度，或者需要在基站間進行大量的信 息交互。預(yù)編碼算法主要包括基于基站間協(xié)作的預(yù)編碼算法和基于MMSE的預(yù)編碼算法。這 類算法在已知信道估計會因?qū)ьl污染而存在估計誤差時，通過設(shè)計預(yù)編碼矩陣來彌補信道 估計不準(zhǔn)確帶來的性能損失，從而保證系統(tǒng)性能。導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括時移的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu) 以及冗余的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)。時移的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)是通過將系統(tǒng)中的小區(qū)分為若干組，不同組的小區(qū) 的導(dǎo)頻信號在時間上錯開來實現(xiàn)的。已有文獻證明了當(dāng)基站天線數(shù)趨于無窮大時，導(dǎo)頻污 染僅由來自同組內(nèi)使用相同導(dǎo)頻資源的用戶產(chǎn)生，因此采用時移的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)可以提高信道 估計的精度。而冗余的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)則是通過增加導(dǎo)頻序列長度，使得導(dǎo)頻復(fù)用因子大于1，以 此來減小導(dǎo)頻污染的影響，這類方法會增加導(dǎo)頻開銷，當(dāng)使用冗余導(dǎo)頻帶來的性能增益大 于額外的導(dǎo)頻開銷帶來的性能損失時，這類方案才會有效。導(dǎo)頻序列分配方案主要包括以 最小化信道估計均方誤差為目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)頻分配方案，其需要交互大量的信息，或需中心 節(jié)點支持和以最大化系統(tǒng)總吞吐量為目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)頻分配方案，它是在基站天線數(shù)趨于無 窮大的理想場景下得到的，未將真實場景下的一些干擾因素考慮進去。
[0004] 已有文獻在解決導(dǎo)頻污染的問題上，或者討論的是基站天線數(shù)趨于無窮大的理想 場景，或者具有較高的系統(tǒng)開銷，實現(xiàn)起來都較為困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種大規(guī)模MMO系統(tǒng)中導(dǎo) 頻污染抑制波束賦形方法，該方法可以提高多小區(qū)大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的信道估計精度以及 頻譜效率性能，并且系統(tǒng)的開銷小。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明所述的大規(guī)模MMO系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染抑制波束賦形方法 包括以下步驟：
[0007] 1)設(shè)MMO系統(tǒng)中包含L個小區(qū)，每個小區(qū)配備一個帶有M根天線的基站，將MMO 系統(tǒng)中所有基站分為N組，則第i個小區(qū)內(nèi)第k個用戶發(fā)送的最優(yōu)波束賦形矢量為：

【權(quán)利要求】
1. 一種大規(guī)模ΜΙΜΟ系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染抑制波束賦形方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 設(shè)MMO系統(tǒng)中包含L個小區(qū)，每個小區(qū)配備一個帶有M根天線的基站，將MMO系統(tǒng) 中所有基站分為N組，則第i個小區(qū)內(nèi)第k個用戶發(fā)送的最優(yōu)波束賦形矢量為：
其中，為第i個小區(qū)內(nèi)第k個用戶的有用信號功率，《 為第i I I IeGrmipN K H 個小區(qū)內(nèi)第k個用戶的下行數(shù)據(jù)對第N組中各小區(qū)信道估計的干擾，乞 第i個小區(qū)內(nèi)第k個用戶的下行數(shù)據(jù)對本小區(qū)內(nèi)其他用戶的干擾，α為權(quán)重因子，為第 i小區(qū)內(nèi)第k個用戶的信道估計，Mf?為第i小區(qū)內(nèi)第k個用戶的最優(yōu)發(fā)送波束賦形矢量，gil為基站i和基站1之間的信道矩陣； 2) 根據(jù)廣義瑞利熵得第i個小區(qū)內(nèi)第k個用戶的最優(yōu)波束賦形矢量
,為導(dǎo)頻的 接收信噪比，rf為小區(qū)邊緣用戶的下行數(shù)據(jù)接收信噪比，Nu第個i小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)； 得各組中每個用戶的最優(yōu)波束賦形矢量，然后在MMO系統(tǒng)根據(jù)各組中每個用戶的最 優(yōu)波束賦形矢量進行數(shù)據(jù)的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中導(dǎo)頻污染抑制波束賦形方法，其特征在 Λ V Ψ " 于，步驟1)中第i小區(qū)內(nèi)第k個用戶的信道估計= ，其中，yi為基站i接收到的 導(dǎo)頻信號，Wk為發(fā)送導(dǎo)頻序列，Pki為第i個小區(qū)內(nèi)第k個用戶的上行導(dǎo)頻發(fā)送功率，K為 每個子載波上的導(dǎo)頻序列長度。
【文檔編號】H04B7/06GK104320170SQ201410594150
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】呂剛明, 張國梅, 田華, 李國兵, 黃瑩 申請人:西安交通大學(xué)