[发明专利]多小区大规模MIMO基于导频污染的干扰消除方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种多小区大规模MIMO基于导频污染的干扰消除方法。

背景技术

    在大规模MIMO （massive MIMO）多小区TDD（time-division duplex）系统中，当小区内采用正交的导频序列、小区间采用相同的导频序列组时，存在导频污染问题。即对某用户估计出的信道参数不仅包含期望用户的信道信息，还存在其他小区对目标小区估计的干扰。导频污染的存在，使得上、下行数据传输的信干比SIR （signal to interference ratio）不能随着基站天线数增加而增加。

    目前解决由于导频污染引起的干扰问题方法主要有两大类：一类是通过相关策略减轻导频污染。例如（1）将多小区分组，将某组小区导频与其他各组小区的下行数据同时传输。各组之间导频污染消失，但同组间导频污染仍然存在。（2）一维多小区模型中，错开相邻小区导频序列发送时间，从而避免相邻小区的导频污染。但是静默时间资源浪费，当基站天线数增加SIR趋于定值。（3）采用导频发射功率分配策略，通过减小干扰小区用户导频发射功率减小导频污染。但当干扰小区成为目标小区时，它的导频污染仍会非常严重。

    另一类是在数据传输时采用预编码方式来消除由于导频污染引起的干扰。例如（1）根据推导出的上行或下行接收数据估计值公式，设计预编码矩阵，理论上能完全消除导频污染。但是该方法的前提是估计某一小区用户数据时，需要知道所有小区用户估计值，这在实际应用中很难实现。（2）采用基于MMSE预编码方式，即对下行传输数据寻找一个最优的预编码矩阵，使得接收数据的差错项及和其它小区的干扰项的平均功率最小。该种方法随着天线数、用户数的增大，计算量随着增大，算法较复杂。（3）不同小区用户在互不重叠时间内发送导频。当一个小区发送导频，其他小区发送预编码信号。通过对预编码信号的估计，估计出信道特性，从而设计出预编码矩阵。

    上述问题是在大规模MIMO多小区TDD系统中导频污染的干扰消除过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多小区大规模MIMO基于导频污染的干扰消除方法解决现有技术中一类通过相关策略减轻导频污染，存在的导频污染消除不理想，或静默时间资源浪费，基站天线数增加SIR趋于定值的问题，以及另一类在数据传输时采用预编码方式来消除由于导频污染引起的干扰，存在的难以实现、算法复杂等问题。

本发明的技术解决方案是：

一种多小区大规模MIMO基于导频污染的干扰消除方法，对发送数据采用正交的预编码序列，在传输上行数据、下行数据时，第                                               个小区的所有用户数据先乘上一组行序列，其中该序列的序列长度为，该序列长度大于或等于小区个数，即，不同小区的序列相互正交，满足归一化条件。

优选地，在上行数据传输中，第个小区的第个用户发送上行数据，先将与相乘，此时第个基站接收信号为：

                                （12）

其中，为的独立同分布的加性噪声，。

所述式（12）中，的估计值为：

        （13）

所述式（13）中，根据引理1，可得到

                         

(b)、(c)项中，，根据引理1，

根据以上(a)、(b)、(c)、(d)项分析，式（13）中：

     （14）

上述式（14）中，当基站天线时，上行数据SIR仅与有关，SIR随基站天线数而增加到无穷。SIR不再受限于导频污染。

优选地，在下行数据传输中，由于TDD 信道的互易性，上行数据、下行数据传输的信道估计值相同；是第个小区的第个用户星座点数据；第个小区的第个用户接收到的数据为

            （15）

所有用户的加性噪声满足独立统分布。

所述式（15）中，估计值为

  （16）

式（16）中序列长度大于或等于小区个数，即，不随着基站天线数的增加而变化。

所述式（16）中，根据引理1，

           

与天线数量无关；

根据以上(e)、(f)、(g)项分析，式（16）中：