[发明专利]一种联合AP选择与导频分配的传输方法

说明书

本发明公开了一种联合AP选择与导频分配的传输方法，通过降低同一区域导频复用情况来降低导频污染得到导频分配方案，联合AP选择和导频分配方案，并通过迭代的方式输出最优的联合导频分配与AP选择方案。针对导频分配问题，本发明以减少导频污染为目标，基于信道和地理位置的分组排序导频分配算法，从而降低整个系统的导频污染。针对AP选择问题，本发明在满足用户一定速率要求的条件下，以最小化系统总功率消耗为目标得到功率分配值，联合功率分配值和信道估计的方差衡量AP的服务质量，拥有更低的计算复杂度，更有利于实际部署。本发明不论是系统的导频污染还是系统能耗都能够得到很好的优化，从而使系统的能耗得到进一步提升。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种联合AP选择与导频分配的传输方法。

背景技术

无蜂窝大规模多输入输出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)是一种新型的网络架构，通过联合操作将天线广泛分布在覆盖区域，去除小区边界，从而解决小区边缘用户性能不佳的问题。每个分布式天线位置被称为接入点(Access Points，AP)，这些接入点在下行链路上相干发射信号，在上行链路上相干处理接收到的信号，从而在不消耗更多发射功率的情况下获得更高的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)。

无蜂窝大规模多输入输出(Cell-Free Massive MIMO，CF mMIMO)利用了两种基础技术的优势：大规模MIMO(例如，信道正交)和Network MIMO(例如，更均一的用户性能)，通过多个分布式AP之间的信号协调处理抑制多用户干扰，并利用宏分集为终端提供统一良好的服务。

在无蜂窝大规模MIMO系统中，如图1所示，考虑M个AP在相同的时间频带资源上同时服务K个用户，每个AP配备N个天线，用户为单天线，且满足MNK。其中，从用户到接入点AP之间的链路称为上行链路，从AP到用户的传输链路称为下行链路，而每个AP又会通过回程链路与CPU相连，进行信息的传输。

该系统采用时分双工(Time Division Duplexing，TDD)的工作模式，每个相干间隔可以划分为3个阶段：在第一阶段的上行链路训练阶段，用户通过上行链路发送自己分配到的导频序列给AP，在接收端，AP利用接收到的导频信号进行信道估计，得到信道状态信息(Channel State Information，CSI)；在第二阶段的上行数据传输阶段，用户发送数据给AP，接收端首先进行本地信号检测，然后将数据发送给中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，CPU会根据接收到的数据和统计信道的估计值，对用户数据进行集中检测；在第三阶段的下行链路数据传输阶段，AP通过CPU分配的功率系数以及本地估计的信道，对要发送给用户的数据进行功率控制和预编码，将数据发送给用户。

系统模型介绍如下。

无蜂窝大规模MIMO网络，它包含随机分布在覆盖区域内的M个AP和K个用户。一个中央处理器(CPU)通过无限的回传链路连接到所有的AP。每个AP都配备了N根天线，而每个用户都是单天线。我们假设每个用户都有一个必须满足的频谱效率(SpectralEfficiency，SE)值[bits/s/Hz]。我们的主要目标是在考虑系统总功耗最小的情况下，找到满足SE要求的AP子集和相应的发射功率。

1、上行训练

第m个AP接收到的导频信号：

N是每个AP配置的天线个数，τ_p是导频序列的长度，p_k是第k个用户发送的导频功率，是服从复高斯分布的加性噪声，h_mk∈Cy^N×1是第m个AP与第k个用户之间的信道：