[发明专利]全双工大规模天线阵多长度导频机制通信方法

说明书

本发明提供了一种全双工大规模天线阵多长度导频机制通信方法，包括第一步：不同长度导频序列设计，第二步：相干时间内信道使用的时序设计和第三步：下行波束赋形向量设计；导频序列设计使得不同长度的导频在相互重叠部分满足正交性，为多长度导频的使用打下基础；时序设计实现了多长度导频的使用；下行波束赋形向量设计消除了在多长度导频使用过程中，相邻基站之间的干扰。本发明实现了在蜂窝网中多长度导频的使用，使整个网络性能得到提升，也减小导频污染对系统的影响。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及全双工大规模天线阵多长度导频机制通信方法，尤其是在蜂窝网系统中基于全双工大规模天线阵的对抗导频污染的方法。

背景技术

大规模天线阵是面向5G提升蜂窝网吞吐量的一项热点技术，其主要优势包括简易预编码，高频谱效率。简易编预编码是指，由于天线数趋于很多(无穷)时，用户到基站的信道趋于正交，系统很多性能变得与大尺度有关且与小尺度无关。在信道估计和波束赋形方面，Least Square(LS),Minimum Mean Square Error(MMSE),Maximal Ratio combination(MRC),Zero forcing(ZF)这类简单的编码方法即可接近最优。高频谱效率同时体现在上行与下行，下行方面大规模天线阵可将能量聚集在目标区域，故所有用户可以同时使用相同的频谱资源接收各自数据而相互干扰很小；上行方面由于信道趋于正交，经过不同信道同时上传的数据可被依次提取。

全双工是面向5G的提升频谱效率的双工方式，通过消除自干扰来支持单天线、双天线、天线阵同频同时收发数据。

在蜂窝网中，导频长度的选择是一个重要方面。导频用于信道估计需要具有互相区分性即正交性。正交的导频数取决于导频向量的维度即长度。在一个信道相干时间内，无线信道的状态信息不变，系统需要通过导频获得无线信道的状态信息，并用于此相干时间的无线数据传输。在蜂窝网TDD模式中，相邻小区用户同时发送导频序列，基站在接收到导频序列后进行信道估计。较长的导频序列有更好的区分性，即复用相同导频序列的用户数较少，但其占用更多的时间资源，相干时间内数据传输时间变少。较短的导频序列占用时间资源少，但是复用的用户多，导致信道估计不准确。

在已有的蜂窝网或多用户MIMO(MU-MIMO)中，对于导频的长度已经有一些解决方案。通过对不同的场景中相干时间长度与复用导频用户数的trade-off，找到系统最优的导频长度。针对通用的场景，经过仿真可得到，用户最优的导频长度在几个值中分布。如果使用多长度导频，相比于单一长度系统导频，系统更能满足各个用户对导频长度的需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种全双工大规模天线阵多长度导频机制通信方法。

根据本发明提供给的一种全双工大规模天线阵多长度导频机制通信方法，包括如下步骤：

增长导频长度步骤：在不改变原有导频序列的基础上，对选中的原有导频序列增加一段附加导频序列以增长原有导频序列的长度；为了用以区别，称增加了附加导频序列的原有导频序列为长导频，称原有导频序列为短导频；

相干时间内信道使用步骤：将使用长导频的用户归为长导频组用户，将使用短导频的用户归为短导频组用户；根据长导频组用户在传送附加导频序列时对基站上、下行链路的选择，采用第一时序或者第二时序：

所述第一时序，具体为：在长导频组用户传送附加导频序列阶段时，基于基站天线阵的全双工能力，基站向短导频组用户发送下行数据；在附加导频序列全部传送完成后，长导频组用户与短导频组用户同时与基站进行上行、下行数据传送；

所述第二时序，具体为：在长导频组用户传送附加导频序列阶段时，短导频组用户向基站传送上行数据；在附加导频序列全部传送完成后，基于基站天线阵的全双工能力，基站同时与长导频组用户、短导频组用户进行交错的数据传送；