[发明专利]大规模天线小区中基于用户地理位置信息的导频分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大规模天线小区中基于用户地理位置信息的导频分配方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着第四代通信技术(4G)的大规模商业，在享受新技术带来的便捷的同时，也刺激着人们对更高性能移动通信的追求。大规模多入多出(Multiple-Input Multiple-Output，以下简称MIMO)技术作为5G的一项关键技术，其基本特征是：在基站覆盖区域内配置数十根甚至数百根以上天线，这些天线以大规模阵列的方式集中放置。这样可以充分利用大规模天线配置带来的空间自由度，提升频谱效率。同时，利用大规模天线带来的分集增益和阵列增益，还可提升用户与基站通信的功率效率。

在大规模MIMO系统中，一般采用时分双工(Time Division Duplexing，以下简称TDD)，用户上下行信道在同一个频带上。根据信道互易性理论，只需要获得一个信道的状态信息(Channel State Information，以下简称CSI)就可以准确预测出另外一个信道的情况。所有用户都需要发射相互正交的导频序列来进行信道估计。但是，由于导频序列长度受相干时间限制，没有足够多的相互正交导频分配给所有的用户。因此，一般采用小区内使用相互正交的导频序列，小区间使用相同的导频序列。这样就导致了相邻小区之间出现使用相同导频的用户，用户在使用导频进行信道估计时，会对使用相同导频的其他小区用户产生干扰。这种干扰被称之为导频污染。

研究结果表明，当MIMO系统中基站上的天线数趋于无穷大时，非相关噪声和快衰落对信道估计的影响将会趋于零，而导频污染成为了大规模MIMO系统中影响通信质量的主要瓶颈。现阶段解决导频污染问题一般采用优化导频分配和预编码等方式来减轻导频污染。

导频污染大小取决于基站接收到相邻小区的导频信号强弱。在理想传播条件下，信号在空间传播，接收功率与距离的平方成反比。也就是说，离信号发射源越远，接收到的信号功率就越小。导频污染最直接的原因就是因为复用相同导频序列的用户距离相邻小区的基站距离太近，导致小区基站接收用户导频信号时，接收到相邻小区较强的同一导频信号，以至于无法准确获得上行信道状态信息。因此，在导频分配阶段，可以结合现有的比较成熟的定位技术，如A-GPS、TDOA等，在短时间内精确定位用户在小区内的位置，得出较优的导频分配方案。

发明内容

本发明的目的是提出大规模天线小区中基于用户地理位置信息的导频分配方法，在短时间内精确定位大规模天线小区内用户位置，以相互干扰最小化原则给相邻大规模天线小区用户分配相同导频序列，有效的减轻大规模天线小区间用户间干扰。

本发明提出的大规模天线小区中基于用户地理位置信息的导频分配方法，包括以下步骤：

(1)每个大规模天线小区中的基站获取本小区内用户的位置坐标(x，y)，得到本小区内用户到相邻各个小区基站的距离(l_u，1，l_u，2，l_u，3)，每个小区中基站获取本小区用户接收的相邻小区参考信号强度，设第s个小区内第u个用户的位置坐标为(x_s，u，y_s，u)，第v个小区基站位置坐标为(x_u，y_v)，则设第s个小区内第u个用户到第v个小区基站距离为将小区信号覆盖范围平均划分为W个区域，W由小区内用户总数决定，用户越多，W越大。如图1中将小区1划分为3个区域；

(2)各个小区基站将本小区内所有用户的位置信息和接收到的相邻小区参考信号强度发送给大规模天线小区运营和维护中心，运营和维护中心将导频信号按照步骤(1)划分的W个区域分为W个导频组，将W个导频组分配到W个区域，小区间相邻区域分配的导频组不相同；

(3)从步骤(2)的W个导频组中选取一个导频组，将各个小区中分配该导频组的区域里的用户划分为三个不同的用户集合其中，表示第1个小区中该区域的第2个用户，N1，N2，N3分别表示第1个小区、第2个小区和第3个小区的相应区域中最后一个用户；

(4)为用户集合中的所有用户随机分配步骤(3)中选取的导频组内相互正交的导频信号。记用户分配的导频信号为X_i。