[发明专利]大规模MIMO系统中导频污染抑制波束赋形方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信系统中协作多点传输技术领域，涉及一种大规模MIMO系统中导频污染抑制波束赋形方法。

背景技术

基于大规模MIMO系统的理论研究表明，当基站天线数趋于无穷大时，基站与不同用户之间的信道矢量呈现近似正交特性，因而小区内干扰和噪声的影响将会消失，限制系统性能的决定性因素仅剩导频污染。此时，仅通过简单的线性处理即可显著提升系统性能。在这样的系统下，有效抑制导频污染以减小由导频污染带来的性能损失，进一步提升大规模MIMO系统的性能成为研究重点。

现有的抑制导频污染的算法主要包括：信道估计算法、预编码算法、导频结构设计、导频序列分配等。其中信道估计算法主要包括基于特征分解的信道估计算法和贝叶斯信道估计算法。这两个算法或者具有较高的计算复杂度，或者需要在基站间进行大量的信息交互。预编码算法主要包括基于基站间协作的预编码算法和基于MMSE的预编码算法。这类算法在已知信道估计会因导频污染而存在估计误差时，通过设计预编码矩阵来弥补信道估计不准确带来的性能损失，从而保证系统性能。导频结构设计主要包括时移的导频结构以及冗余的导频结构。时移的导频结构是通过将系统中的小区分为若干组，不同组的小区的导频信号在时间上错开来实现的。已有文献证明了当基站天线数趋于无穷大时，导频污染仅由来自同组内使用相同导频资源的用户产生，因此采用时移的导频结构可以提高信道估计的精度。而冗余的导频结构则是通过增加导频序列长度，使得导频复用因子大于1，以此来减小导频污染的影响，这类方法会增加导频开销，当使用冗余导频带来的性能增益大于额外的导频开销带来的性能损失时，这类方案才会有效。导频序列分配方案主要包括以最小化信道估计均方误差为目标函数的导频分配方案，其需要交互大量的信息，或需中心节点支持和以最大化系统总吞吐量为目标函数的导频分配方案，它是在基站天线数趋于无穷大的理想场景下得到的，未将真实场景下的一些干扰因素考虑进去。

已有文献在解决导频污染的问题上，或者讨论的是基站天线数趋于无穷大的理想场景，或者具有较高的系统开销，实现起来都较为困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种大规模MIMO系统中导频污染抑制波束赋形方法，该方法可以提高多小区大规模MIMO系统的信道估计精度以及频谱效率性能，并且系统的开销小。

为达到上述目的，本发明所述的大规模MIMO系统中导频污染抑制波束赋形方法包括以下步骤：

1)设MIMO系统中包含L个小区，每个小区配备一个带有M根天线的基站，将MIMO系统中所有基站分为N组，则第i个小区内第k个用户发送的最优波束赋形矢量为：