[发明专利]导频与功率分配联合优化方法、系统、介质及通信设备

说明书

本发明针对现有技术的局限性，提出了一种导频与功率分配联合优化方法、系统、储存介质及通信设备，本发明以最大化Massive MIMO系统的总传输速率提高整个系统的吞吐量，在最大化系统传输速率的同时，兼顾了用户公平性，保证用户的最小传输速率的要求，更加适合实际应用；其能够大幅度提升多小区Massive MIMO系统中蜂窝小区的平均传输速率，减小导频污染对系统总传输速率的抑制作用；另外，本发明具有较优的收敛性，计算复杂度较低。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及大规模多输入多输出通信技术，更具体地，涉及一种可减轻多小区Massive MIMO系统导频污染的导频与功率分配联合优化方法、系统、介质及通信设备。

背景技术

Massive MIMO(Massive Multiple-input Multiple-output，大规模多输入多输出)技术是5G移动通信的关键技术之一。Massive MIMO技术的核心思想是在基站端设置更多数量的天线，不仅可以同时为更多数量的移动终端用户提供服务，还可以减小噪声以及用户之间的干扰，极大地提高通信的质量。然而，当基站进行信道估计时，复用相同导频的用户之间会产生相互干扰，这一现象被称为导频污染。导频污染问题会使基站对用户进行信道估计的质量变差，进而影响后续的上行信号的接收判决与下行信号的发送预编码，严重制约了整个Massive MIMO系统的性能；导频污染问题因此成为了Massive MIMO系统的性能瓶颈。

公告日为2020.11.13，公布号为CN110958102B的中国申请专利：一种基于导频分配和功率控制联合优化的导频污染抑制方法，其试图采用交替迭代的方法，在迭代过程中，首先固定大尺度衰落因子进行上行功率控制优化，然后固定上行发射功率进行导频分配优化，以期在计算复杂度较低的情况下，提高Massive MIMO系统中的最小频效，从而提高小区边缘用户的通信质量。

但是，上述专利采用了权重图着色算法进行导频分配，该算法的核心是优先将干扰较小的导频分配给信道质量较差的用户；相反，信道质量较高的用户分配的是干扰较大的导频，而这无疑牺牲了这类用户的性能；其次，当小区数目和用户数目较大时，即在面对多小区Massive MIMO系统时，这种方法构建的干扰图更复杂，处理时间更长。因此，现有技术仍然具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术的局限，本发明提出一种导频与功率分配联合优化方法、系统、介质及通信设备，本发明采用的技术方案是：

一种导频与功率分配联合优化方法，包括以下步骤：

S1，对各小区的导频分配方案、导频功率分配方案以及数据功率分配方案进行初始化；

S2，根据所述导频功率分配方案以及数据功率分配方案，以小区总传输速率最大化为目标，逐一在各小区采用匈牙利算法对所述导频分配方案进行迭代优化；

S3，通过根据所述导频分配方案，求解在预设的用户最大发送功率以及用户最小传输速率为限制、以最大化系统总传输速率为目标函数的优化问题，对所述导频功率分配方案以及数据功率分配方案进行迭代优化；

S4，判断预设的联合优化结束条件是否满足，满足则输出优化后的所述导频分配方案、导频功率分配方案以及数据功率分配方案，否则返回所述步骤S2进行下一轮联合迭代。

相较于现有技术，本发明以最大化Massive MIMO系统的总传输速率提高整个系统的吞吐量，在最大化系统传输速率的同时，兼顾了用户公平性，保证用户的最小传输速率的要求，更加适合实际应用；其能够大幅度提升多小区Massive MIMO系统中蜂窝小区的平均传输速率，减小导频污染对系统总传输速率的抑制作用；另外，本发明具有较优的收敛性，计算复杂度较低。

作为一种优选方案，在所述步骤S1的初始化过程中，各用户的导频分配方案随机设置，各用户的导频功率分配方案相同，各用户的数据功率分配方案相同。