大規(guī)模天線小區(qū)中基于用戶地理位置信息的導(dǎo)頻分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大規(guī)模天線小區(qū)中基于用戶地理位置信息的導(dǎo)頻分配方法，屬于 無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著第四代通信技術(shù)（4G)的大規(guī)模商業(yè)，在享受新技術(shù)帶來的便捷的同 時，也刺激著人們對更高性能移動通信的追求。大規(guī)模多入多出（Multiple-Input Multiple-Output，以下簡稱ΜΙΜΟ)技術(shù)作為5G的一項關(guān)鍵技術(shù)，其基本特征是：在基站覆 蓋區(qū)域內(nèi)配置數(shù)十根甚至數(shù)百根以上天線，這些天線以大規(guī)模陣列的方式集中放置。這樣 可以充分利用大規(guī)模天線配置帶來的空間自由度，提升頻譜效率。同時，利用大規(guī)模天線帶 來的分集增益和陣列增益，還可提升用戶與基站通信的功率效率。
[0003] 在大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中，一般采用時分雙工（Time Division Duplexing，以下簡稱 TDD)，用戶上下行信道在同一個頻帶上。根據(jù)信道互易性理論，只需要獲得一個信道的狀態(tài) 信息（Channel State Information，以下簡稱CSI)就可以準(zhǔn)確預(yù)測出另外一個信道的情 況。所有用戶都需要發(fā)射相互正交的導(dǎo)頻序列來進行信道估計。但是，由于導(dǎo)頻序列長度 受相干時間限制，沒有足夠多的相互正交導(dǎo)頻分配給所有的用戶。因此，一般采用小區(qū)內(nèi)使 用相互正交的導(dǎo)頻序列，小區(qū)間使用相同的導(dǎo)頻序列。這樣就導(dǎo)致了相鄰小區(qū)之間出現(xiàn)使 用相同導(dǎo)頻的用戶，用戶在使用導(dǎo)頻進行信道估計時，會對使用相同導(dǎo)頻的其他小區(qū)用戶 產(chǎn)生干擾。這種干擾被稱之為導(dǎo)頻污染。
[0004] 研究結(jié)果表明，當(dāng)MMO系統(tǒng)中基站上的天線數(shù)趨于無窮大時，非相關(guān)噪聲和快衰 落對信道估計的影響將會趨于零，而導(dǎo)頻污染成為了大規(guī)模Mnro系統(tǒng)中影響通信質(zhì)量的 主要瓶頸?，F(xiàn)階段解決導(dǎo)頻污染問題一般采用優(yōu)化導(dǎo)頻分配和預(yù)編碼等方式來減輕導(dǎo)頻污 染。
[0005] 導(dǎo)頻污染大小取決于基站接收到相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻信號強弱。在理想傳播條件下， 信號在空間傳播，接收功率與距離的平方成反比。也就是說，離信號發(fā)射源越遠，接收到的 信號功率就越小。導(dǎo)頻污染最直接的原因就是因為復(fù)用相同導(dǎo)頻序列的用戶距離相鄰小區(qū) 的基站距離太近，導(dǎo)致小區(qū)基站接收用戶導(dǎo)頻信號時，接收到相鄰小區(qū)較強的同一導(dǎo)頻信 號，以至于無法準(zhǔn)確獲得上行信道狀態(tài)信息。因此，在導(dǎo)頻分配階段，可以結(jié)合現(xiàn)有的比較 成熟的定位技術(shù)，如A-GPS、TDOA等，在短時間內(nèi)精確定位用戶在小區(qū)內(nèi)的位置，得出較優(yōu) 的導(dǎo)頻分配方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提出大規(guī)模天線小區(qū)中基于用戶地理位置信息的導(dǎo)頻分配方法， 在短時間內(nèi)精確定位大規(guī)模天線小區(qū)內(nèi)用戶位置，以相互干擾最小化原則給相鄰大規(guī)模天 線小區(qū)用戶分配相同導(dǎo)頻序列，有效的減輕大規(guī)模天線小區(qū)間用戶間干擾。
[0007] 本發(fā)明提出的大規(guī)模天線小區(qū)中基于用戶地理位置信息的導(dǎo)頻分配方法，包括以 下步驟：
[0008] (1)每個大規(guī)模天線小區(qū)中的基站獲取本小區(qū)內(nèi)用戶的位置坐標(biāo)（X，y)，得到本 小區(qū)內(nèi)用戶到相鄰各個小區(qū)基站的距離（U 1, iu,2, iu,3)，每個小區(qū)中基站獲取本小區(qū)用戶 接收的相鄰小區(qū)參考信號強度，設(shè)第S個小區(qū)內(nèi)第u個用戶的位置坐標(biāo)為（x s, u，ys, u)，第V 個小區(qū)基站位置坐標(biāo)為（Xu，yv)，則設(shè)第S個小區(qū)內(nèi)第u個用戶到第v個小區(qū)基站距離為
,將小區(qū)信號覆蓋范圍平均劃分為W個區(qū)域，W由小區(qū)內(nèi) 用戶總數(shù)決定，用戶越多，W越大。如圖1中將小區(qū)1劃分為3個區(qū)域；
[0009] (2)各個小區(qū)基站將本小區(qū)內(nèi)所有用戶的位置信息和接收到的相鄰小區(qū)參考信號 強度發(fā)送給大規(guī)模天線小區(qū)運營和維護中心，運營和維護中心將導(dǎo)頻信號按照步驟（1)劃 分的W個區(qū)域分為W個導(dǎo)頻組，將W個導(dǎo)頻組分配到W個區(qū)域，小區(qū)間相鄰區(qū)域分配的導(dǎo)頻 組不相同；
[0010] (3)從步驟⑵的W個導(dǎo)頻組中選取一個導(dǎo)頻組，將各個小區(qū)中分配該 導(dǎo)頻組的區(qū)域里的用戶劃分為三個不同的用戶集啟

，其中，f/f表示第1個小區(qū)中該區(qū) 域的第2個用戶，Nl，N2, N3分別表示第1個小區(qū)、第2個小區(qū)和第3個小區(qū)的相應(yīng)區(qū)域中 最后一個用戶；
[0011] (4)為用戶集合爐i中的所有用戶隨機分配步驟（3)中選取的導(dǎo)頻組內(nèi)相互正交的 導(dǎo)頻信號。記用戶樹分配的導(dǎo)頻信號為Xp
[0012] (5)對于用戶集合叭中的任意用戶?/|，在用戶集合爐2.中選取使得用戶ili的理 論信噪比SINR' i為最大的用戶理論信噪比的計算公式為：
，其中Pnk, n為小區(qū)η的基站接收到小區(qū)m中的用戶k的信號功率，m、η分別為小區(qū)編號，k為用戶 編號，心=#& _，，P為用戶發(fā)射功率，1??為用戶k到小區(qū)η的基站的衰落系數(shù)，
Ρ", η是小區(qū)m中的用戶k接收到的小區(qū)η的參考信號功率，下標(biāo)r表示接收 信號，Pt是小區(qū)η的基站發(fā)射功率，下標(biāo)t表示發(fā)射信號；
[0013] (6)在承3中選取使得丨和|/|理論信噪比之和SINRJSINRj為最大的用戶?/|，
P3k,廣示小區(qū)1的基站接收到小區(qū)3中的用戶k的 信號功率，并將步驟4中分配給用戶_的導(dǎo)頻信號X1分配給&和
[0014] (7)遍歷所有上述步驟中選定區(qū)域內(nèi)的所有用戶，重復(fù)步驟（5)和（6)，直至所有 小區(qū)該區(qū)域中所有用戶導(dǎo)頻分配完成；
[0015] (8)遍歷所有小區(qū)，重復(fù)步驟（3)~（6)，直至完成所有小區(qū)所有區(qū)域的導(dǎo)頻分配。
[0016] 本發(fā)明提出的大規(guī)模天線小區(qū)中基于用戶地理位置信息的導(dǎo)頻分配方法，其優(yōu)點 是，本方法在區(qū)域?qū)ьl組復(fù)用的基礎(chǔ)上，以導(dǎo)頻干擾最小化原則進行了區(qū)域內(nèi)導(dǎo)頻再分配。 有效降低了由于導(dǎo)頻復(fù)用帶來的污染問題。大大減少了相鄰大規(guī)模天線小區(qū)邊緣的導(dǎo)頻干 擾，改善了大規(guī)模天線小區(qū)邊緣用戶的網(wǎng)絡(luò)性能。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明方法涉及的大規(guī)模MMO用戶導(dǎo)頻污染場景。
[0018] 圖2是本發(fā)明方法涉及的導(dǎo)頻分配流程圖。
[0019] 圖1中，1為大規(guī)模天線小區(qū)，2為基站，3為有用導(dǎo)頻信號，4為大規(guī)模天線小區(qū)用 戶，5為導(dǎo)頻干