[发明专利]一种大规模多输入多输出系统中导频序列的分配方法

说明书

本发明提供一种用于大规模多输入多输出系统构建导频序列的方法，包括：首先，确定由构造的导频序列所组成的矩阵，以作为原始导频序列的矩阵；然后，将原始导频矩阵中的所有导频序列的顺序进行重新排列，得到互不相同的多个个正交矩阵；再从上述新的正交矩阵以及所述原始导频矩阵中找出多个相关性低的矩阵，以作为用于分配给无线网络的导频矩阵。

技术领域

本发明涉及无线信道估计，尤其涉及无线通信导频的分配方法。

背景技术

大规模多输入多输出(Massive Multiple-Input Multiple-Output,MassiveMIMO),也被称作为大规模多天线，是指在基站配置的输入和输出天线的数量远大于服务用户数的一种传输机制，就是为基站安装几百根天线(128根、256根或者更多)，从而实现使用大量的天线同时为同一名用户收发数据。在不改变传统蜂窝系统的基础上，大规模多天线系统通过利用良好的空间自由度，能够有效地降低用户间干扰和小区间干扰、并大幅提升频谱效率；并且通过利用MIMO分集与复用技术，可以降低数据发送功率、提高传输效率、并有效地提升能量效率。除此之外，得益于大规模多天线系统的信道渐进的正交性，只需采用复杂度较低的线性预编码和检测算法，如匹配滤波算法(Matched-Filter，MF)，就可以获得非常好的传输性能。因此，大规模多天线技术有望在未来第五代移动通信系统中扮演重要角色。

根据传输机制的不同，可以将大规模多天线分为时分双工(Time DivisionDuplexing,TDD)模式和频分双工(Frequency Division Duplexing,FDD)模式。在TDD模式中，上下行信道具有对称性，因此只需要估计上行信道就可以获得下行信道的估计值。而FDD模式中上下行信道截然不同，需要单独进行估计并进行反馈，由此导致FDD信道估计的复杂度非常高，反馈信息量非常庞大。所以针对大规模多天线的信道估计的研究集中在TDD大规模多天线上。

为了获知信道对传输数据的影响以保证正确的数据传输，大规模多天线系统中需要利用正交导频序列来获得信道的估计值。就是在传输信号时，在包含信息的信号中插入已知的导频序列，在接收信号时，通过确定已知的正交导频序列在信道中所受到的影响来估计信道对包含信息的信号的影响。其中，所有用户的导频序列相互正交，这样才能区分不同用户的信道。但是，受到相干时间长度的限制，导频序列长度无法长到能够保证所有用户的导频序列是相互正交的，因此必需在不同小区间复用导频序列。这就导致了目标小区用户的信道估计值受到相邻小区内使用相同导频序列的用户的干扰，被干扰的估计值进一步影响上下行数据的传输，这一现象称之为导频污染(Pilot Contamination)。而导频污染成了限制大规模多天线系统性能的主要瓶颈。

目前主要有三类方法用来解决或降低大规模多天线系统中面临的导频污染问题：

第一类方法是预编码方法。这类方法假设基站可以获知部分信道信息，如大尺度衰落，信道协方差矩阵等，同时基站之间具备协作和共享的能力。在设计预编码的时候将全局的信道信息考虑进来，对受到污染的信道估计值进行变换获得更加适应信道条件的预编码信息，提高数据传输的准确性。

第二类方法是根据信道条件分配导频序列。这类方法也假设基站可以获知部分信道信息，以小区为单位，基站可以将自己的服务用户信道质量和不同导频序列的受干扰程度分别进行排序，按照相应的目标函数进行优化，将导频序列按照一定的规则分配给不同用户。

第三类方法是改变传输架构。将使用相同导频序列的用户的导频传输在时域上进行错开，使得目标用户的导频和相邻小区用户的数据信息产生干扰，再利用大规模多天线系统的信道特性从混叠的信号中解出有效数据信号。

上述三类降低导频污染的方法都是在不同小区中复用完全相同的一套导频序列组的基础上进行分析和处理，使用相同导频序列的用户之间相互干扰，尤其是小区边缘用户。上述方法虽然可以提升一定的性能，但为之付出的复杂度代价太大。

发明内容