[发明专利]一种基于Massive MIMO系统的动态迁移导频分配方法

说明书

本发明提供了一种基于Massive MIMO系统的动态导频分配方法，针对多用户大规模MIMO网络，解决导频资源分配在不同时隙间再分配的问题。所述动态导频分配方法在两个时隙间针对发生迁移的用户，根据分配方案选择一个用户与所述发生迁移的用户进行导频交换，对于其他的用户不改变原分配导频。本发明实施例以用户迁移模型表征系统拓扑结构的变化，在多个时隙之间，使用导频交换的方法以牺牲少量频谱效率的代价有效地降低复杂度，相较于传统的导频分配方法可以显著地降低计算复杂度，并且与传统的导频分配方法具有相近的频谱效率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于Massive MIMO系统的动态迁移导频分配方法。

背景技术

大规模天线(Massive Multiple-Input-Multiple-Output，MIMO)通过在基站端配置成百上千根天线阵列，在相同时频资源上同时与多个用户进行通信从而极大地提高频谱效率。相关文献指出，当基站天线趋于无穷时，高斯噪声以及互不相关的小区间干扰将消失，用户的性能将仅取决于用户所受到的导频污染。因此，学术界针对降低大规模MIMO系统的导频污染问题进行了大量的研究。

现有技术中，通常通过协调相邻小区间的导频分配可以有效的减少导频污染，所采用的方法包括：通过在相邻小区间使用正交导频来避免来自第一层干扰小区的导频污染，这种方法可以有效地减少导频污染的影响，但会减少系统的可服务用户数目；利用信道大尺度衰落的特性，基于图着色进行导频分配，但是该方案在相邻小区边缘建立用户干扰图，对干扰图中的用户进行图着色，使其所配置的导频相互正交；基于空间正交贪婪导频配置的导频污染减轻方法，然而该导频配置方法存在计算复杂度偏高的缺陷；基于人工鱼群方法和遗传方法的导频配置方案，这两种方案以用户和速率(Sum Rate，SR)为目标函数寻求全局最优解，保证了搜索的高效性和准确性，然而当小区数和用户数增加时，计算复杂度也随之增加。上述方法虽然在一定程度上减轻了导频污染的影响，但是却有复杂度过高或者适用场景窄的缺点。

在这种情况下，一些学者开始对小区内用户先进行分组然后进行导频分配。包括如下方法：将小区内的所有用户分成边缘用户与中心用户，并对它们采用不同的导频复用比；动态导频分配方案，对干扰小区的中心用户进行最优的导频分配、干扰小区的边缘用户进行正交导频分配来最小化目标小区受到的导频污染影响；基于用户位置信息的导频分配方案，结合定向天线的特点，把导频复用距离控制在较远的范围内。虽然上述方案针对导频资源的合理分配可以取得较为理想的系统性能，但是，上述改进仅针对单次的导频分配方法，而无法降低不同时隙间导频分配方法的复杂度，基于用户位置信息的导频分配方案会因为用户位置信息的变化而难以适用，通常在不同的相干时间块间重新进行导频分配方法。当用户移动速度较快时，相干时间块的减小会使得系统更加频繁的进行导频分配，进一步增加计算复杂度。

发明内容

为了提高导频资源的利用效率，克服导频资源污染的问题，本发明提供一种基于Massive MIMO系统的动态迁移导频分配方法，在两个时隙间针对发生迁移的用户，根据分配方案选择一个用户与之交换导频，对于其他的用户不改变原分配导频，相较于传统的导频分配方法可以显著地降低计算复杂度，并且与传统的导频分配方法具有相近的频谱效率。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种基于Massive MIMO系统的动态导频分配方法，在两个时隙间针对发生迁移的用户，根据分配方案选择一个用户与所述发生迁移的用户进行导频交换，对于其他的用户不改变原分配导频。

进一步地，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，根据用户的位置信息计算该用户到基站之间的距离；

步骤S2，对所有用户根据用户到基站之间的距离的升序排序，根据用户到基站之间的距离将所有用户划分为边缘用户和中心用户；

步骤S3，对边缘用户进行随机导频分配，对中心用户的导频按用户到基站之间的距离进行升序分配；