本發(fā)明涉及一種上行導(dǎo)頻序列分配方法,尤其涉及一種在大規(guī)模mimo系統(tǒng)中,基于用戶特征空間的小區(qū)間協(xié)作的上行導(dǎo)頻序列分配方法,同時(shí)也涉及使用該方法的基站,屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
如圖1所示,在現(xiàn)有多小區(qū)大規(guī)模mu-mimo系統(tǒng)中,假設(shè)有l(wèi)個(gè)小區(qū),各小區(qū)有一個(gè)n天線的基站(bs)和k個(gè)單天線用戶。假設(shè)所有l(wèi)個(gè)小區(qū)使用相同的k個(gè)導(dǎo)頻序列,并用τ×k維正交矩陣φ表示,其滿足φhφ=τi。而且,假設(shè)不同小區(qū)的導(dǎo)頻發(fā)射是同步的。那么,信道矩陣為:
在上式的推導(dǎo)中,利用了φhφ=τi。
圖2給出了大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行鏈路導(dǎo)頻污染示意圖。相對于基站1而言,如果小區(qū)1中的用戶1和小區(qū)2中的用戶2使用了相同的上行導(dǎo)頻序列,則由于基站1無法分離這兩個(gè)用戶的信號(具有相同的特征空間)而產(chǎn)生導(dǎo)頻污染問題。另一方面,如果小區(qū)1中的用戶1和小區(qū)2中的用戶4使用了相同的上行導(dǎo)頻序列,那么基站1很容易通過特征分離法將這兩個(gè)用戶的信號(具有不同的特征空間)分離開來。此時(shí),就不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)頻污染問題。由此可見,導(dǎo)頻污染產(chǎn)生于相鄰小區(qū)的臨近邊沿用戶之間,故需要為這些用戶分配不同的導(dǎo)頻序列。另一方面,對于小區(qū)中心的用戶,其導(dǎo)頻污染問題很容易解決(如通過特征空間分離方法),故可為這些用戶分配相同的導(dǎo)頻序列。
由于導(dǎo)頻污染產(chǎn)生于相鄰小區(qū)的臨近邊沿用戶之間,因?yàn)檫@些用戶具有相同的特征空間而使得基站無法將不同用戶的上行信號分離開來。因此,只需要考慮如何消除兩個(gè)小區(qū)邊沿用戶間的導(dǎo)頻污染。
針對大規(guī)模mimo系統(tǒng)中的上行導(dǎo)頻污染,目前已提出了一些抑制導(dǎo)頻污染的方案。下面介紹幾種典型的方案,并同時(shí)說明其不足之處。
(1)基于協(xié)議的導(dǎo)頻污染抑制方法
最直接的一種方法是通過頻率復(fù)用或減少使用非正交導(dǎo)頻序列的用戶來減低導(dǎo)頻污染效應(yīng)。但是,一般而言,頻率復(fù)用并沒有能利用大規(guī)模mimo能同時(shí)復(fù)用大量用戶的優(yōu)勢,這是因?yàn)樵摲椒m然提高了特定用戶的sinr,但同時(shí)服務(wù)的用戶數(shù)卻減少了。
現(xiàn)有的基于時(shí)移(非同步)傳輸協(xié)議的方案,其基本思想是將小區(qū)分成若干組a1,…,aγ,并在各組內(nèi)使用時(shí)移傳輸協(xié)議,圖3給出了γ=3的例子加以說明。當(dāng)組a1中用戶發(fā)射導(dǎo)頻時(shí),組a2中的基站(bs)則發(fā)送下行鏈路的數(shù)據(jù)信號。這樣就避免了組a1和組a2中用戶間的導(dǎo)頻污染。與此同時(shí),組a1中基站需要在存在來自組a2和組a3中基站的下行鏈路發(fā)送信號時(shí)估計(jì)組a1中用戶的信道矩陣。既然下行鏈路的發(fā)射功率ρd通常遠(yuǎn)大于導(dǎo)頻序列的功率ρp,因此目前尚不清楚該方法能提供多少增益。
(2)基于到達(dá)角(aoa)的導(dǎo)頻污染抑制方法
有研究表明,在實(shí)際信道模型中,對于具有相同或非正交導(dǎo)頻序列的某些用戶,其相互之間可能并不存在干擾。根據(jù)關(guān)于均勻線陣(ula)的多徑信道模型,方向矢量可表示為:
上式中,d為天線間距,λ為載波的波長,θ為具有概率密度函數(shù)(pdf)f(θ)的隨機(jī)到達(dá)角(aoa)。有文獻(xiàn)證明:即使用戶使用相同的導(dǎo)頻序列,但只要相互具有不重疊的aoa的pdf,則其導(dǎo)頻難于相互干擾。因此,有文獻(xiàn)提出了一種降低導(dǎo)頻污染的方案,將相同的導(dǎo)頻序列分配給相互具有不重疊aoa的pdf的那類用戶。但是該方法要求各基站的各用戶之間的相關(guān)矩陣滿足其主要子空間不重疊這一條件,而且要求各基站知道其與所有用戶間的相關(guān)矩陣。也就是說,如果有l(wèi)個(gè)基站,各基站中有k個(gè)用戶,則要求各基站能獲得其與lk個(gè)用戶間的lk個(gè)相關(guān)矩陣。但是,實(shí)際上基站難于獲取lk個(gè)相關(guān)矩陣的信息。此外,當(dāng)不同小區(qū)中2個(gè)用戶到某一基站具有相近的aoa時(shí),則該基站無法區(qū)分這兩個(gè)用戶。
(3)基于子空間劃分技術(shù)的導(dǎo)頻污染盲抑制方法
有文獻(xiàn)提出了基于特征值分解(evd)的信道估計(jì)和迭代投影最小二乘的信道矢量估計(jì)方法,這樣的基于子空間劃分技術(shù)?;谔卣髦捣纸?evd)的信道估計(jì)方法要求不同用戶的信道矢量是正交的,該假設(shè)使得基站能夠利用接收數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量來估計(jì)信道矢量。
但是,如果相鄰兩小區(qū)中使用相同導(dǎo)頻序列的兩個(gè)用戶都位于邊沿且相距較近時(shí),兩個(gè)用戶很可能處于相同的子空間中,則evd方法難于將兩個(gè)用戶的子空間分開。此時(shí),基于evd的盲抑制方法無法有效降低導(dǎo)頻污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所解決的首要技術(shù)問題在于提供一種大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行導(dǎo)頻序列分配方法。
本發(fā)明所解決的另一技術(shù)問題在于提供一種使用大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行導(dǎo)頻序列分配方法的鄰基站。
為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的,本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:
一種大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行導(dǎo)頻序列分配方法,所述系統(tǒng)包括位于本小區(qū)的本基站和位于鄰小區(qū)的鄰基站,包括以下步驟:
所述鄰基站比較所述鄰小區(qū)的用戶組與所述鄰基站間的主特征空間,與所述本小區(qū)的靠近所述鄰基站的用戶組與所述鄰基站間的干擾特征空間,確定所述鄰小區(qū)的所述用戶組是否可以重用所述本小區(qū)的所述用戶組使用的上行導(dǎo)頻序列資源。
其中較優(yōu)地,所述鄰基站是從所述本基站交互得到所述干擾特征空間的信息,以及所述本小區(qū)的所述用戶組使用的所述上行導(dǎo)頻序列的信息。
其中較優(yōu)地,所述本小區(qū)的所述用戶組與所述鄰基站間的參考信號強(qiáng)度大于預(yù)定閥值。
其中較優(yōu)地,所述本小區(qū)的所述用戶組與所述本基站間的主特征模式具有相似性。
其中較優(yōu)地,所述鄰小區(qū)的用戶組與所述鄰基站的主特征空間,與所述本小區(qū)的靠近所述鄰基站的用戶組與所述鄰基站的干擾特征空間不重疊。
其中較優(yōu)地,所述鄰基站為所述鄰小區(qū)的所述用戶組與所述本小區(qū)的所述用戶組重用所述上行導(dǎo)頻序列。
其中較優(yōu)地,所述鄰小區(qū)的用戶組與所述鄰基站的主特征空間,與所述本小區(qū)的靠近所述鄰基站的用戶組與所述鄰基站的干擾特征空間重疊。
其中較優(yōu)地,所述鄰基站確定是否可以重用所述本小區(qū)的所述用戶組使用的上行導(dǎo)頻序列資源時(shí),
如果所述鄰小區(qū)內(nèi)能夠調(diào)整,那么所述鄰基站通知所述本基站消除了上行導(dǎo)頻污染,并將所述鄰小區(qū)的邊沿用戶組的導(dǎo)頻使用信息交互給所述本基站。
其中較優(yōu)地,所述鄰基站確定是否可以重用所述本小區(qū)的所述用戶組使用的上行導(dǎo)頻序列資源時(shí),如果所述鄰小區(qū)無法調(diào)整,那么所述鄰基站需要與所述本基站協(xié)商解決。
其中較優(yōu)地,還包括以下步驟:
所述本小區(qū)的各個(gè)用戶,測量其與所述本基站的主特征空間,及其與所述鄰基站的參考信號強(qiáng)度;
所述本基站對所述本小區(qū)的所述用戶進(jìn)行分組,找到靠近鄰小區(qū)的用戶組,并確定所述用戶組與所述鄰基站間的干擾特征空間;
所述本基站向所述鄰基站交互所述干擾特征空間和所述用戶組使用的所述上行導(dǎo)頻序列。
一種大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行導(dǎo)頻序列分配方法的鄰基站,所述系統(tǒng)包括位于本小區(qū)的本基站和位于鄰小區(qū)的鄰基站,其中:
所述鄰基站比較所述鄰小區(qū)的用戶組與所述鄰基站間的主特征空間,以及所述本小區(qū)的靠近所述鄰基站的用戶組與所述鄰基站間的干擾特征空間,確定所述鄰小區(qū)的所述用戶組是否可以重用所述本小區(qū)的所述用戶組使用的上行導(dǎo)頻序列資源。
本發(fā)明通過比較鄰小區(qū)用戶組與鄰基站間的主特征空間,以及本小區(qū)用戶組與鄰基站間的干擾特征空間,判斷鄰小區(qū)用戶組是否可以重用本小區(qū)用戶組的上行導(dǎo)頻序列,從而實(shí)現(xiàn)僅對處于小區(qū)邊沿的用戶組避免使用上行導(dǎo)頻序列的重用,避免導(dǎo)頻污染。利用本發(fā)明,能夠最大限度地讓處于小區(qū)中心的用戶組能夠重用上行導(dǎo)頻序列資源,提高資源利用率。
附圖說明
圖1為小區(qū)大規(guī)模mu-mimo系統(tǒng)的示意圖;
圖2為大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行鏈路導(dǎo)頻污染的示意圖;
圖3為現(xiàn)有基于時(shí)移的導(dǎo)頻序列分配方法的流程圖;
圖4為小區(qū)中基于特征空間相似度的用戶分組示意圖;
圖5為本發(fā)明所提供的大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行導(dǎo)頻序列分配方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)具體的說明。
本發(fā)明針對大規(guī)模mimo(massivemimo)系統(tǒng)的上行導(dǎo)頻序列分配,提出一種基于特征空間中導(dǎo)頻序列使用信息交互的小區(qū)間協(xié)作上行導(dǎo)頻分配方法,以抑制上行導(dǎo)頻污染。
s1:本小區(qū)基站根據(jù)用戶特征空間的相似度對用戶進(jìn)行分組,確定與鄰小區(qū)最鄰近的用戶組,并確定該用戶組與鄰小區(qū)基站間的干擾特征空間。
s2:本小區(qū)基站將交互信息(該用戶組與鄰小區(qū)基站間的干擾特征空間,該用戶組的上行導(dǎo)頻使用信息)交互給鄰小區(qū)的基站。
s3:鄰小區(qū)基站依據(jù)該交互信息,確定該鄰小區(qū)中鄰近該本小區(qū)的用戶組能否與干擾特征空間所在的用戶組使用相同的上行導(dǎo)頻序列。
具體為:如果鄰小區(qū)中用戶組的主特征空間與干擾特征空間相似度高,則這兩個(gè)用戶組中的用戶不能使用相同的上行導(dǎo)頻序列;否則,這兩個(gè)用戶組中的用戶能使用相同的上行導(dǎo)頻序列。
這樣,就可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模mimo系統(tǒng)中基于用戶特征空間分組和參考信號強(qiáng)度相對強(qiáng)弱排序的小區(qū)間協(xié)作上行導(dǎo)頻序列分配方法。
下面結(jié)合附圖進(jìn)行具體說明。圖4給出了多小區(qū)大規(guī)模mimo系統(tǒng)中基于特征空間相似度的用戶分組示意圖;圖5給出了大規(guī)模mimo系統(tǒng)中基于特征空間中導(dǎo)頻序列使用信息交互的小區(qū)間協(xié)作上行導(dǎo)頻分配方法的信令流程圖。
如前述,由于導(dǎo)頻污染產(chǎn)生于相鄰小區(qū)的臨近邊沿用戶之間,因?yàn)檫@些用戶具有相同的特征空間而使得基站無法將不同用戶的上行信號分離開來。因此,只需要考慮如何消除兩個(gè)小區(qū)邊沿用戶間的導(dǎo)頻污染。
如圖4所示,上行導(dǎo)頻污染可能產(chǎn)生于相鄰兩個(gè)小區(qū)的邊沿用戶組之間。比如,對于小區(qū)1中用戶組1和小區(qū)2中用戶組1,如果小區(qū)1中用戶組1與基站1之間的主特征空間
本發(fā)明重在消除兩個(gè)小區(qū)邊沿的用戶組之間用戶的上行導(dǎo)頻污染,針對大規(guī)模mimo系統(tǒng),給出了一種基于特征空間中導(dǎo)頻使用信息交互的小區(qū)間協(xié)作上行導(dǎo)頻序列分配方法,如圖4和圖5所示,具體步驟如下所述。
首先,假設(shè)有k個(gè)正交的上行導(dǎo)頻序列
步驟1:本小區(qū)用戶測量其與本基站和鄰基站的主特征空間及參考信號強(qiáng)度。
對于本基站(本小區(qū))l(l=1,2)中的用戶k(k=1,2,…,k),其與鄰基站j(j=1,2)間的信道相關(guān)矩陣rl,j,k相對于瞬時(shí)信道矩陣hl,j,k的相干時(shí)間是慢變的,故各用戶可利用下行鏈路訓(xùn)練階段采用子空間估計(jì)和跟蹤算法來獲取其主特征模式
步驟2:本小區(qū)基站對用戶進(jìn)行分組,找到靠近鄰小區(qū)的用戶組,并確定該用戶組與鄰基站間的干擾特征空間。
當(dāng)本基站l接收到其k個(gè)用戶反饋回來的主特征模式
而且,本基站l對于其本小區(qū)中的gl個(gè)用戶組,選取用戶組gl(1≤gl≤gl)中用戶與鄰基站j間的最大參考信號強(qiáng)度(表示為
本基站l對參考信號強(qiáng)度設(shè)定一個(gè)閾值,本基站l確定本小區(qū)中與鄰小區(qū)j的參考信號強(qiáng)度大于閾值的用戶組(假設(shè)有d0個(gè))。首先進(jìn)行用戶特征空間分組,然后按照參考信號強(qiáng)度大小對各用戶組排序,這樣,排序最前的用戶組則越靠近鄰小區(qū)。需要說明的是,可以采用別的方式選擇出參考信號強(qiáng)度最大的用戶組,以該用戶組的參考信號強(qiáng)度作為分組參考信號強(qiáng)度,例如用參考信號強(qiáng)度的平均值或者其他計(jì)算方式。
而且,本基站l確定d0個(gè)用戶組中各用戶組d與鄰基站j間的干擾特征空間
步驟3:本小區(qū)基站向鄰基站交互干擾特征空間信息以及用戶組中導(dǎo)頻序列使用信息。
本基站l將其本小區(qū)中鄰近鄰小區(qū)j的d0個(gè)用戶組的如下信息交互給鄰基站j:({本小區(qū)l中用戶組d與鄰基站j間的干擾特征空間信息
步驟4:鄰基站比較鄰小區(qū)用戶組的主特征空間與步驟3中交互得到的干擾特征空間,確定是否可以重用上行導(dǎo)頻序列。
當(dāng)鄰基站j收到其鄰小區(qū)的基站l交互的信息后,通過比較鄰小區(qū)j中鄰近本小區(qū)l的用戶組gj(組特征空間
如果主特征空間與干擾特征空間滿足以下關(guān)系:
如果
根據(jù)邊沿用戶組的比較結(jié)果,基站j首先在其本小區(qū)內(nèi)的不同組間進(jìn)行導(dǎo)頻序列分配的調(diào)整,避免在主特征空間重疊的用戶組內(nèi)使用與鄰小區(qū)的用戶組相同的上行導(dǎo)頻序列,會(huì)出現(xiàn)如下兩種情況:
(a)如果在本小區(qū)內(nèi)能夠調(diào)整,那么鄰基站j通知本基站l消除了上行導(dǎo)頻污染,并將其邊沿用戶組的導(dǎo)頻使用信息交互給本基站l。
(b)否則,如果本小區(qū)無法調(diào)整,那么鄰基站j需要與本基站l進(jìn)行協(xié)商解決。此時(shí),鄰基站j通知本基站l無法消除上行導(dǎo)頻污染,并向本基站l交互其邊沿用戶組所在特征空間的導(dǎo)頻序列使用信息。
然后,本基站l根據(jù)鄰基站j交互的其邊沿用戶組所在特征空間的導(dǎo)頻序列使用信息,進(jìn)行小區(qū)內(nèi)調(diào)整。這樣,本基站l在其本小區(qū)內(nèi)的不同組間進(jìn)行調(diào)整,避免在主特征空間重疊的用戶組內(nèi)使用與鄰小區(qū)用戶組相同的上行導(dǎo)頻序列。而且,基站l將調(diào)整后其邊沿用戶組所在特征空間的導(dǎo)頻序列使用信息交互給鄰基站j。
本發(fā)明針對大規(guī)模mimo系統(tǒng),通過增加基站間的信息交互及用戶與基站間的信息交互,給出了基于干擾特征空間中參考信號使用信息交互的小區(qū)間協(xié)作上行導(dǎo)頻序列分配方法,從而有效地降低了多小區(qū)大規(guī)模mimo系統(tǒng)中的上行導(dǎo)頻污染。
本發(fā)明還提供一種使用上述大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行導(dǎo)頻序列分配方法的基站,即前述方法中的鄰基站。其中,該系統(tǒng)包括位于本小區(qū)的本基站和位于鄰小區(qū)的鄰基站。
鄰基站從本基站交互得到本小區(qū)的靠近鄰基站的用戶組與鄰基站間的干擾特征空間的信息,以及本小區(qū)的用戶組使用的上行導(dǎo)頻序列的信息。
然后,鄰基站比較鄰小區(qū)的用戶組與鄰基站間的主特征空間,以及交互得到的、本小區(qū)的靠近鄰基站的用戶組與鄰基站間的干擾特征空間,確定鄰小區(qū)的用戶組是否可以重用本小區(qū)的用戶組使用的上行導(dǎo)頻序列資源。
本小區(qū)的用戶組與本基站間的主特征模式具有相似性,形成用戶組。前述本小區(qū)的用戶組與鄰基站間的參考信號強(qiáng)度大于預(yù)定閥值,是本小區(qū)邊沿用戶。前述本小區(qū)的用戶組中的各用戶與鄰基站間的最大參考信號強(qiáng)度,作為本小區(qū)中用戶組與鄰基站間的參考信號強(qiáng)度。
如果鄰小區(qū)的用戶組與鄰基站的主特征空間,與本小區(qū)的靠近鄰基站的用戶組與鄰基站的干擾特征空間不重疊;這時(shí),鄰基站為鄰小區(qū)的用戶組分配,與所述本小區(qū)的所述用戶組重用的所述上行導(dǎo)頻序列。
最后鄰基站將鄰小區(qū)的用戶組的上行導(dǎo)頻序列交互給本基站。
如果鄰小區(qū)的用戶組與鄰基站的主特征空間,與本小區(qū)的靠近鄰基站的用戶組與鄰基站的干擾特征空間重疊,則,鄰基站確定是否可以重用本小區(qū)的所述用戶組使用的上行導(dǎo)頻序列資源時(shí):如果所述鄰小區(qū)內(nèi)能夠調(diào)整,那么鄰基站通知本基站消除了上行導(dǎo)頻污染,并將鄰小區(qū)的邊沿用戶組的導(dǎo)頻使用信息交互給本基站;如果鄰小區(qū)無法調(diào)整,那么鄰基站需要與本基站協(xié)商解決。
上面對本發(fā)明所提供的大規(guī)模mimo系統(tǒng)中上行導(dǎo)頻序列分配方法及基站進(jìn)行了詳細(xì)的說明。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言,在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動(dòng),都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯,將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。