[发明专利]一种用于大规模MIMO系统的导频分配方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种用于大规模MIMO系统的导频分配方法。本发明的方法主要包括：以基站为极点建立极坐标系；将用户位置信息转换为该坐标系下的极坐标；根据获得的极坐标信息对小区内的用户进行排序；根据排序结果为用户分配导频。本发明的有益效果为，本发明能够有效降低复用了相同导频序列的用户间距离过近的可能性，从而达到降低导频污染、提高系统可达和速率的目的；通过对导频的有序分配，能够有效避免不同用户受到的导频污染强度存在较大差别的问题，提高了系统的公平性；与通过枚举等方法寻找最佳导频分配方案的方法相比，本发明利用了较易获得的用户位置信息，避免了复杂的模拟运算和多小区协作，具有较低的复杂度。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种用于大规模MIMO系统的导频分配方法。

背景技术

随着移动互联网的飞速发展，用户对高速数据服务的需求急速上升，当前的无线通信网络正承受着巨大的压力。在频谱资源十分有限的情况下，大规模MIMO技术凭借较高的频谱效率受到了广泛的关注。通过在小区基站中配备大量天线，大规模MIMO技术能够大幅提高通信链路的质量，并明显降低噪声等干扰的影响。

在多用户MIMO系统中，基站需要获得精确的信道状态信息(CSI)来对不同用户的信号进行分离。在时分双工(TDD)模式下，上行训练与数据传输在同一个相干时间内完成。因此，利用信道的互易性，在上行导频训练阶段，基站可以通过对接收到的导频信号进行信道估计来获得相应的CSI。

随着用户设备的不断增多，正交导频序列的数量将不再能够满足通信需求，部分用户只能复用相同的导频序列并由此产生导频污染的问题。导频污染将严重影响信道估计的精确性并明显降低系统的性能。在多小区大规模MIMO系统中，通常会采用同一小区用户使用的导频序列相互正交，不同小区复用同一套正交导频序列的导频分配方式。

在常规的导频分配方案中，基站对小区内用户使用的导频进行随机分配。该方案复杂度较低，易于操作。然而，随机的导频分配可能会导致导频分配不均问题，在某些用户几乎不受到导频污染干扰的同时，部分用户可能因为导频复用的距离过近而产生严重导频污染，在降低了系统性能的同时，也严重影响了系统的公平性。针对这一问题，有人提出了多个小区相互协作的方法，通过相邻小区之间的相互协作，找出最佳的导频组合方案，以求导频污染最小化。该方案在理论上能够最小化导频污染，但需要复杂的基站协作以及较高的计算复杂度。

研究结果表明，信号强度会随着传输距离的增加而快速衰落。一般情况下，复用同一导频序列的用户之间距离越远，导频污染的强度越低。因此，用户位置信息在导频分配过程中有着重要的价值。另外，在现有成熟的技术条件下，如全球定位系统(GPS)等，用户位置信息可以很容易获得。基于上述背景，本发明以降低导频污染为目的，提出了一个基于用户位置信息的导频分配方案。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提出了一种基于用户位置信息的大规模MIMO系统导频分配方案：基于信号在传输过程中随距离增加而快速衰落的特性，该方案通过对导频的有效分配，在不会严重增加系统复杂度的情况下，使得复用相同导频序列的用户间的距离尽可能的远，从而降低导频污染，达到提高系统性能的目的。

本发明的技术方案为：

一种用于大规模MIMO系统的导频分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.建立极坐标系：以基站位置为极点，特定方向为极轴，建立极坐标系，不同小区下的极坐标系具有相同的极轴方向；

b.得到用户极坐标：根据基站与用户之间的位置关系，将用户的位置信息转换为所在小区极坐标系下的极坐标，每一个极坐标包含极径r和极角θ，其中为常数，且

c.对小区内的所有用户进行排序：根据获得的坐标信息中极角θ的大小，对所有用户进行排序，排序采用的规则为升序或降序；