[发明专利]一种大规模MIMO系统中的分组导频分配方法及其分配装置

权利要求书

1.一种大规模MIMO系统中的分组导频分配方法，其特征在于，其依次包括以下步骤：

步骤S1：检测目标小区用户大尺度衰落系数，按降序排列，并按用户个数将降序排列好的用户组均分为前后两组用户，即分别为：强用户组和弱用户组；

步骤S2：检测目标小区用户的信道质量和相邻小区内用户的导频干扰强度，得出导频污染强度，并按升序排列，取前K个导频，且按用户个数均分为前后两组用户导频序列，即分别为：污染强度较大的导频组和污染强度较小的导频组；

步骤S3：将污染强度较大的导频组分别分配给强用户组；

步骤S4：将污染强度较小的导频组分别分配给弱用户组；

其中，根据步骤S3和步骤S4得到目标小区用户的导频分配结果；在步骤S1中目标小区用户大尺度衰落系数的检测方法包括以下步骤：

设蜂窝小区数量为L个，每个蜂窝小区有K个单天线用户，位于小区中心的基站配备了M根天线并服务于小区中的所有用户，其中，M＞＞K；

假设系统工作在TDD模式下，第j小区中第k个用户到第i小区基站的信道向量建模为：其中，g_j,ki表示第j个小区中第k个用户到第i个小区基站的小尺度衰落向量，β_j,ki表示第j小区中第k个用户到第i个小区基站的大尺度衰落系数；

由于几何和阴影衰落在空间上缓慢变化，β_j,ki相对于频率和相对于基站天线的指数是恒定的，则第j小区中第k个用户到第i个小区基站的大尺度衰落系数表示为：其中，z_j,k,i是第j个小区中第k个用户与第i个小区基站之间的阴影衰落向量，α为路径损耗因子，R是小区半径，r_j,k,i是第j个小区中第k个用户与第i个小区基站之间的距离。

2.如权利要求1所述的大规模MIMO系统中的分组导频分配方法，其特征在于，所述的步骤S2中，目标小区用户信道质量的检测方法包括以下步骤：

假定可用的导频序列数量共有S个，且S≥K，φ是导频训练序列，是第1个导频序列，是第2个导频序列，是第S个导频序列，C^S×τ是一个行数为S、列数为τ的导频训练矩阵，τ是用户发送的导频训练序列φ的长度，且满足φφ^H＝I_S，I_S为共轭相等的Hermite矩阵，其中行数和列数属于[1,S]范围内，假设每个用户都向基站发送导频序列，且每个导频序列采用相同的发送功率，则第i小区基站接收到的导频信号写成如下形式：其中，ρ_p是上行导频发送功率，N_i表示加性高斯白噪声；为S取k时的

在第i个小区的基站处接收的用户数据信号表示为：其中，ρ_u为上行数据的发射功率，x_j,k是j小区用户k发送的数据符号，n_i是加性高斯白噪声向量。

3.如权利要求2所述的大规模MIMO系统中的分组导频分配方法，其特征在于，所述的步骤S2中，相邻小区内用户的导频干扰强度检测方法包括以下步骤：

接收到导频序列，i小区用户k进行信道估计：

其中，表示等效噪声，当小区间导频复用时，第i个小区第k个用户的信道估计向量h_i,ki会受到其他小区相同导频和非相关噪声的影响，从而产生导频污染，以检测出导频干扰强度。

4.如权利要求3所述的大规模MIMO系统中的分组导频分配方法，其特征在于，所述的步骤S3中，将污染强度较大的导频组分别分配给强用户组的方法包括以下步骤：

第i个小区第k个用户的上行链路信噪比表示为：

其中，ε_i,k是第i个小区内对第k个用户的噪声干扰；

当天线数趋于无穷大时，第i个小区第k个用户的上行链路信噪比表示为：

第i个小区第k个用户的上行链路SINR只与大尺度衰落系数β_i,ki有关，而且大尺度衰落系数变化缓慢，很容易被基站跟踪，因此，强用户的导频分配直接建模为：