[发明专利]一种用于大规模MIMO多小区网络的用户接入方法

说明书

本发明公开了一种用于大规模MIMO多小区网络的用户接入方法，本发明引入动态用户接入情景缓解导频污染问题，考虑到用户的移动性，一些已接入用户在导频分配后有几率离开网络，此时基站会允许新用户接入。本发明提出一种新颖的用户接入方案，利用包含导频污染项的谐波渐进信干噪比效用函数来衡量用户接入的公平度，把最优用户接入问题转化为最小化超模函数问题，针对这一NP困难问题，提出一种超模用户接入贪婪算法以得到次优的用户接入方案。通过本发明提出的用户接入方案，有效减少小区间导频污染，且基站不需要重新分配导频给所有用户。

技术领域

本发明涉及第五代无线通信技术(5G)，尤其涉及一种用于大规模MIMO多小区网络的用户接入方法。

背景技术

大规模多输出多输出MIMO(multi-input multi-output)技术是第五代移动通信网络(5G)中的一项新兴技术。大规模MIMO技术能够极大的增加频谱利用率和网络容量。然而在实际多小区大规模MIMO网络中，由于导频序列通过在多小区间利用正交而重复使用，所以在估计的信道状态信息(CSI，Channel State Information)中不仅包含期望的信道状态信息，同时也包含了来自隔壁小区的干扰，这种干扰被称作导频污染(pilotcontamination)。导频污染一直以来是大规模MIMO技术中的一个关键问题，即使在基站天线的数目趋近于无穷大时，导频污染也不会消失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种用于大规模MIMO多小区网络的用户接入方法，用以减轻大规模多输入多输出(MIMO)多小区网络中的导频污染问题。

本发明引入动态用户接入情景缓解导频污染问题，考虑到用户的移动性，一些已接入用户在导频分配后有几率离开网络，此时基站会允许新用户接入。本发明提出一种新颖的用户接入方案，利用包含导频污染项的谐波渐进信干噪比效用函数来衡量用户接入的公平度，把最优用户接入问题转化为最小化超模函数问题，针对这一NP困难问题，提出一种超模用户接入贪婪算法以得到次优的用户接入方案。通过本发明提出的用户接入方案，有效减少小区间导频污染，且基站不需要重新分配导频给所有用户。

本发明采用以下具体技术方案解决上述技术问题：

步骤1，计算用户的上行信干噪比；

步骤2，根据用户的上行信干噪比获取所有可能的用户接入方案；

步骤3，对所有可能的用户接入方案进行优化，得到所有可能的用户接入方案中的最优结果。

步骤1包括如下步骤：

步骤1-1，假设在一个时分双工(TDD，Time Division Duplexing)模式下的包含N个小区的大规模MIMO网络中，每个小区有一个安装了M根天线的基站和K个单天线的用户，在第j个小区的k个用户和第i个小区的基站间的传输信道向量h_i,j,k为：

其中β_i,j,k为第j个小区的k个用户和第i个小区的基站间的大尺度衰落系数，g_i,j,k为小尺度衰落系数；

步骤1-2，在导频训练阶段，所有的已接入用户同步向基站发送导频序列，此时在i个小区的基站与在i个基站内的k个用户间的信道估计为：

其中h_i,i,k为在第i个小区的k个用户和第i个小区的基站间的传输信道向量，表示在第j个小区的U(j,k⁽ⁱ⁾)用户和第i个小区的基站间的传输信道向量，U(j,k⁽ⁱ⁾)表示在第j个小区与用户k⁽ⁱ⁾分配相同导频信号的用户，z_p,i,k为加性高斯白噪声，k⁽ⁱ⁾表示在第i个小区内的第k个用户；