[发明专利]一种大规模天线系统的导频分配方法

说明书

本发明公开了一种大规模天线系统的导频分配方法，包括：构建超图；初始化：在超图中选择具有最大正权值边的不同小区的两个用户，并将两个正交的导频分配给两个用户；已分配导频的用户形成已分配用户集；给未分配用户分配导频，包括：根据超图确定最高优先级的未分配用户；确定具有最高优先级的未分配用户的可用导频集；根据超图计算具有最高优先级的未分配用户使用可用导频集中的导频时，其对使用相同导频的已分配用户带来的干扰强度和；将带来最小干扰强度和的导频分配给具有最高优先级的未分配用户；更新已分配用户集；判断是否所有用户都被分配了导频；若否，则重复步骤：给未分配用户分配导频。本发明提升了系统的上行和速率。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地，涉及大规模天线系统的导频分配方法。

背景技术

随着移动通信网络的发展，移动用户和移动设备数量快速增加，对移动数据流量的需求呈现爆炸式增长。预计未来十年各种新型业务对移动流量的需求将比目前的需求增加数千个数量级，与现有网络部署相比，需要具有更高容量的新技术。然而，未来预计的流量增长远远超过当前移动网络承载能力，因此需要引入新的通信技术。其中，大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术备受关注。在大规模MIMO系统中，具有几百个天线阵列的基站(Base Station，BS)在相同的时频资源中同时服务于多个用户终端(User Equipment，UE)，每个用户终端具有单个或多个天线，具有多个天线的基站同时向多个终端发送独立的数据流。

研究表明，大规模MIMO技术通过利用其阵列增益支持更多用户的空间复用传输，可以大幅度地提高系统的频谱效率和能量效率。并且，当基站端的天线数趋向于无穷大时，多用户多小区大规模MIMO系统会呈现出许多优良的特性：不同用户间的信道向量趋于正交，相同小区内用户间的干扰趋近于零；系统中不相关噪声的影响逐渐消失，信道的小尺度衰落被平均化。虽然大规模MIMO拥有许多技术优势，但是随着基站天线数目的增加，由于导频分配不合理导致的导频污染问题影响了系统的用户速率等性能。

传统的导频分配方案是将导频序列随机分配给小区中的各个用户，带来了比较严重的导频污染。现有技术中，存在各种优化方法。例如，基于贪婪算法、禁忌搜索算法的导频分配方案，可以通过不断降低解空间维度，依次获得每个导频分配用户的局部最优解，降低导频分配复杂度。也有学者利用人工智能算法进行求解，比如遗传算法、人工鱼群算法、粒子群算法，利用算法本身的特性，突破局部最优解的限制，得到近似全局最优的导频分配方案，但是此类优化算法的时间复杂度过高，不适用于实际场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大规模天线系统的导频分配方法，在保证用户最小上行传输速率的同时提升系统的上行和速率。

为达到上述目的，本发明提供了一种大规模天线系统的导频分配方法，包括如下步骤：构建超图：超图中的边代表大规模天线系统的两个用户之间的干扰强度，边的权值越大代表分配给二者相同导频时带来的导频污染越严重；超图中的超边代表大规模天线系统中三个相邻的小区的用户之间的干扰强度；初始化：在超图中选择具有最大正权值边的不同小区的两个用户，并将两个正交的导频分配给两个用户；已分配导频的用户形成已分配用户集；给未分配用户分配导频，包括：根据超图确定最高优先级的未分配用户；确定具有最高优先级的未分配用户的可用导频集；根据超图计算具有最高优先级的未分配用户使用可用导频集中的导频时，其对使用相同导频的已分配用户带来的干扰强度和；将带来最小干扰强度和的导频分配给具有最高优先级的未分配用户；更新已分配用户集；判断是否所有用户都被分配了导频；若否，则重复步骤：给未分配用户分配导频。

进一步地，其中，将未分配用户与已分配用户之间的边的权值和最大的未分配导频的用户确定为最高优先级的未分配用户。

进一步地，其中，确定可用导频集的方法包括：相同小区中的用户使用正交导频序列，相同小区中未被分配的导频形成第一集合；并且最高优先级的未分配用户所在的超边中其他用户使用的导频形成第二集合；从第一集合中排除第二集合内的导频后获得的导频构成可用导频集。