[发明专利]基于K均值聚类的大规模MIMO导频分配方法及装置

说明书

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种基于K均值聚类的大规模MIMO导频分配方法及装置，方法包括：根据用户的大尺度衰落因子设置分组门限，将用户干扰系数大于分组门限的用户分为高干扰组，否则为低干扰组；为低干扰组的用户分配相同的导频序列；设置K个聚类中心数量，利用K均值聚类算法对高干扰组进行分类，将高干扰组分为K个簇；对K个簇进行分组，将相对空间距离大于1000m的簇分为非干扰组，否则为干扰组；为同一个簇内的用户分配正交导频，且非干扰组的用户复用导频；本发明在导频资源有限的情况下，减少因为使用非正交的导频序列的终端对目标终端带来的干扰，从而有效的抑制导频污染问题对大规模MIMO系统性能的影响。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，特别涉及一种基于K均值聚类的大规模MIMO导频分配方法及装置。

背景技术

大规模MIMO技术是目前5G关键性技术之一，MIMO系统存在十分严重的导频污染问题，严重影响到了大规模MIMO技术发挥其在系统性能方面的优势，导频污染问题是因为在实际中正交导频资源有限造成的，针对导频污染问题，很多导频分配方案被提出用于减少导频污染，目前针对于导频分配的相关算法主要基于两种信息设计：第一种，根据小区基站与UE位置信息；第二种，信道的大尺度衰落信息。

在基于位置信息的分配方案中，将每个小区根据位置信息分为中心区域和边缘区域，并把边缘区域统一划分为多个扇形区域，在中心区域的UE之间复用相同导频序列。对于处于边缘区域的UE之间分配相互正交的导频序列。

在基于大尺度衰落信息的分配方案中，多数方案是利用了着色图的思想，结合着色图的算法思想，构建可以描述UE间潜在导频污染的造成关系图，使用不同颜色代表不同的导频，使用定点代表UE，使用搜索算法迭代方案去解决导频分配问题。

发明内容

为了解决由于天线数急剧增长导频资源紧张，不同小区的UE复用导频，非正交导频带来的导频污染问题，本发明提出一种基于K均值聚类的大规模MIMO导频分配方法及装置，所述方法包括以下步骤：

S1、根据用户的大尺度衰落因子设置分组门限，将用户干扰系数大于分组门限的用户分为高干扰组，否则为低干扰组；

S2、为低干扰组的用户分配相同的导频序列；

S3、设置K个聚类中心数量，利用K均值聚类算法对高干扰组进行分类，将高干扰组分为K个簇；

S4、对K个簇进行分组，将相对空间距离大于1000m的簇分为非干扰组，否则为干扰组；

S5、为同一个簇内的用户分配正交导频，且非干扰组的用户复用导频。

进一步的，分组门限表示为：

其中，K表示每个小区中用户的数量；L表示系统中小区数量；r_<l,k>表示用户的干扰系数。

进一步的，用户的干扰系数表示为：

其中，β_l,<l,k>在第l小区的第k个用户到第l小区的基站的大尺度衰落因子。

进一步的，利用K均值聚类算法对高干扰组进行分类包括：

S31、从目标小区的所有相邻小区高干扰组的用户中，选择K个用户的空间位置信息作为初始聚类中心；

S32、根据高干扰组内用户与聚类中心的距离进行分簇，即将用户分到距离最近的聚类中心所在的簇；

S33、根据每个簇内用户之间的距离，重新计算聚类中心；

S34、判断两个聚类中心是否收敛，若收敛则结束聚类；否则返回步骤S32重新根据当前的聚类中心进行分簇。