一种导频分配方法组成比例

一种导频分配方法，本方法可有效解决实际网络架构和传播环境下大规模MIMO系统中的相邻小区用户之间严重的导频污染问题。本方法包括如下步骤，步骤1：生成网络级基序列；步骤2：生成小区级基序列；步骤3：生成用户级导频序列；步骤4：计算各用户导频序列与邻区各导频序列间的统计互相关值；步骤5：对每个小区中的用户导频序列按照其统计互相关值进行排序和分组；步骤6：确定用户所属的导频分组；步骤7：用户导频分配；步骤8：信道估计更新；步骤9：用户导频更新；本方法可有效降低MIMO系统中由于正交导频序列数量有限而导致的相邻小区用户之间严重的导频污染，提高MIMO技术的实际性能；本方法实现简便，运算复杂度较低，具有较好的可实现性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导频分配方法，属于通信技术应用领域。
技术介绍
目前已经得到实际应用的MIMO技术一般是基于较少数目的天线阵列(通常少于10个阵元)。近年来，一种新型的大规模阵列MIMO(MassiveMIMO)技术得到了广泛关注。其最主要特征在于天线阵列的阵元数量得到显著增加，一般达到几十甚至上百个阵元。基于这种天线的通信系统通过简单的信号处理即可实现系统传输可靠性和信息传输速率的显著提高。即假设基站具有理想信道状态信息的条件下(此时各用户到基站的信道是两两正交的)，通过简单的线性处理(例如，最大比合并)或者迫零处理，在无需较多的频谱资源下就可消除其他用户的干扰。这样的处理极大地提高了频谱效率。此外，在基站通过使用一个非常大的天线阵，可以大大减少系统传输所消耗的能量。然而，实际应用中，基站往往并不具备理想信道状态信息条件，因此，一般仍会采用传统的基于导频训练序列的方法来进行信道估计以获得信道的真实状态。在蜂窝系统常见的多小区场景中，由于导频传输的频谱资源分配和信道相干时间都是有限的，正交的导频序列的数量也是有限的。因此，导频序列必须在其他小区的用户中重复利用。所以，给定小区内的多径衰落(小尺度衰落)信道估计将被其他小区内的导频传输所污染，从而导致严重的导频污染，影响了小尺度衰落信道估计的精度和系统的实际性能。因此，很多研究人员提出了各种信道估计方法以降低导频污染的影响，提高信道估计的准确性。其中重要的一种解决思路是围绕导频的设计和分配。其中一种方法是通过利用大规模MIMO系统中信道向量的正交性，提出了一种基于Chu序列的导频序列生成和分配方法。该方法利用设计不同的控制参数，可以使得在小区内各用户的导频序列完全正交的情况下，同时尽量减少小区间用户之间的导频污染问题，使导频污染得到了一定程度的缓解。现有的导频生成和分配方法中，主要是考虑了通过设计的准则选取不同小区的控制参数，从而使得不同小区的小区级导频基序列之间具有较好的互相关特性，从而减少导频污染。但这种方法确定的导频序列是固定的，并采用了静态的分配方法。在相邻小区间的用户导频序列之间不能够保证完全正交的情况下，两两导频对之间的互相关特性并不是恒定的，必然存在某些导频序列与其他导频之间的互相关特性较好，而有些始终较差的情况，因此，可以考虑利用这一特点，将互相关特性较好的导频分配给处于小区边缘的用户，而互相关特性较差的导频分配给处于小区中心的用户，从而实现导频的动态分配。此外，从干扰随机化的角度考虑，对于用户的导频分配，应当考虑进行定期的更新，通过周期性地分配不同的导频序列，可以使得用户间的导频污染水平接近一致，从而避免由于导频特性的不均匀使得某些用户始终受到较严重的导频污染而有的始终处于较弱的导频污染中，提高用户间导频污染水平乃至服务质量的公平性。因此，有必要在现有的导频序列静态分配的基础上，考虑动态分配策略。
技术实现思路
可有效解决实际网络架构和传播环境下大规模MIMO系统中的相邻小区用户之间严重的导频污染问题。(1)基于统计互相关的用户级导频序列分组；(2)基于大尺度衰落确定用户的归属导频分组；(3)基于软频率复用思想的用户级导频序列分组在网络拓扑中的成组分配；(4)基于干扰随机化思想的用户导频序列更新。一种导频分配方法，本方法包括如下步骤，步骤1：生成网络级基序列根据Chu序列的生成方法，生成网络级导频基序列a＝[a0，a1，…，aτ-1],τ为序列长度。其中an由下面的公式产生：αn=expiNπτn(n+(τmod2))]]>n＝0，1，…，τ-1(1)其中i为虚数单位，N为控制参数，其应当是与τ互质的整数；a0，a1,…，aτ-1为就是序列a的各项元素，整个序列为导频序列。步骤2：生成小区级基序列根据网络部署中蜂窝小区的拓扑结构中的复用因子，设定需要生成的小区级基序列个数为L。考虑到小区级基序列能够在第一干扰圈之外的小区中重复使用，一般L取为3或者7。对第j个小区，在网络级基序列的基础上进行相位偏移，生成该小区的小区级基序列ψj，该序列的第n项根据下面公式计算：[ψ‾j]n=anexpi2πqjnτ]]>n＝1，2，...τ(2)其中qj为该小区的相位偏移控制参数，它不能是τ的整数倍，且不能与j相等。步骤3：生成用户级导频序列在小区级导频基序列的基础上，通过循环移位得到该小区的用户级导频序列。即假设单个小区可接纳用户数为K，则第j个小区的第k个用户导频序列(k＝1,2,…,K)为：ψjk＝〈ψj〉k-1(3)其中〈·〉k表示矢量向左循环移位k位。步骤4：计算各用户导频序列与邻区各导频序列间的统计互相关值首先确定计算相邻小区间导频序列互相关时的最大偏移量S。S的大小可根据小区覆盖场景配置，即S等于该覆盖场景下从基站到小区边缘的平均传播时延除以导频序列中单个码元的时域长度，也可简化起见将其设为0(即仅考虑0值互相关)。对构造出的L个小区×K个用户＝LK个用户级导频序列，逐个分别计算单个用户导频与本小区之外所有用户导频之间的互相关值的统计平均，即，对第j小区的第k个用户导频而言，其统计互相关值为：SCjk=1(L-1)·K·SΣm=1,m≠jLΣn=1KΣs=0Sccors(ψ‾jk,ψ‾mn)]]>其中ccors(a，b)表示序列a与b之间偏移量为s的互相关值。步骤5：对每个小区中的用户导频序列按照其统计互相关值进行排序和分组设定每个小区的K个用户序列可以分为2个组，分别是中心组和边界组，每组中序列的个数占整个小区用户序列总数的比例可以根据需要配置，默认为1/2，即K/2个。则对每个小区的K个用户序列，按照步骤4中计算出的统计互相关值从大到小进行排序，前面的K/2个用户导频归属为中心组，后面的K/2个归属为边界组。步骤1～5为预先计算好的。步骤6～9为实际网络中的用户导频分配过程。步骤6：确定用户所属的导频分组根据网络中各实际用户的当前大尺度衰落特征确定用户的导频分组。中心组：当一个用户到与其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导频分配方法，其特征在于：本方法包括如下步骤，步骤1：生成网络级基序列根据Chu序列的生成方法，生成网络级导频基序列a＝[a0，α1，…，aτ‑1]，τ为序列长度；其中an由下面的公式产生：an=expiNπτn(n+(τmod2))]]>n＝0，1，…，τ‑1  (1)其中i为虚数单位，N为控制参数，其应当是与τ互质的整数；a0，a1，…，ατ‑1为就是序列a的各项元素，整个序列为导频序列；步骤2：生成小区级基序列根据网络部署中蜂窝小区的拓扑结构中的复用因子，设定需要生成的小区级基序列个数为L；考虑到小区级基序列能够在第一干扰圈之外的小区中重复使用，一般L取为3或者7；对第j个小区，在网络级基序列的基础上进行相位偏移，生成该小区的小区级基序列ψj，该序列的第n项根据下面公式计算：[ψ‾j]n=anexpi2πqjnτ]]>n＝1，2，…τ  (2)其中qj为该小区的相位偏移控制参数，它不能是τ的整数倍，且不能与j相等；步骤3：生成用户级导频序列在小区级导频基序列的基础上，通过循环移位得到该小区的用户级导频序列；即假设单个小区可接纳用户数为K，则第j个小区的第k个用户导频序列(k＝1,2,…,K)为：ψjk＝〈ψj>k‑1  (3)其中〈·〉k表示矢量向左循环移位k位；步骤4：计算各用户导频序列与邻区各导频序列间的统计互相关值首先确定计算相邻小区间导频序列互相关时的最大偏移量S；S的大小可根据小区覆盖场景配置，即S等于该覆盖场景下从基站到小区边缘的平均传播时延除以导频序列中单个码元的时域长度，也可简化起见将其设为0；对构造出的L个小区×K个用户＝LK个用户级导频序列，逐个分别计算单个用户导频与本小区之外所有用户导频之间的互相关值的统计平均，即，对第j小区的第k个用户导频而言，其统计互相关值为：SCjk=1(L-1)·K·SΣm=1,m≠jLΣn=1KΣs=0Sccors(ψ‾jk,ψ‾mn)]]>其中ccors(a，b)表示序列a与b之间偏移量为s的互相关值；步骤5：对每个小区中的用户导频序列按照其统计互相关值进行排序和分组设定每个小区的K个用户序列可以分为2个组，分别是中心组和边界组，每组中序列的个数占整个小区用户序列总数的比例可以根据需要配置，默认为1/2，即K/2个；则对每个小区的K个用户序列，按照步骤4中计算出的统计互相关值从大到小进行排序，前面的K/2个用户导频归属为中心组，后面的K/2个归属为边界组；步骤1～5为预先计算好的；步骤6～9为实际网络中的用户导频分配过程；步骤6：确定用户所属的导频分组根据网络中各实际用户的当前大尺度衰落特征确定用户的导频分组；中心组：当一个用户到与其有邻区关系的所有邻区基站的大尺度衰落的平均值高于设定门限，或其到各邻区基站的大尺度衰落的离散度小于某门限，则该用户当前归属为中心组；边界组：当一个用户到其有邻区关系的所有邻区基站的大尺度衰落的离散度大于某门限，或当其到某个邻区基站的大尺度衰落大于某门限，则该用户当前归属为边界组；步骤7：用户导频分配根据该用户的所属分组，从该用户所属小区的对应用户序列分组中随机选择一个未分配导频分配给该用户；步骤8：信道估计更新该分配保持M个帧不变，每帧进行信道估计，每M帧后更新各用户到各相邻基站的大尺度衰落；步骤9：用户导频更新根据更新后的大尺度衰落，对全网用户重新确定其所属的导频分组，并在组内随机分配导频；即使该用户所属小区和所属导频分组没有发生任何变化，也必须从该用户所属小区的对应用户序列分组中随机选择一个未分配导频分配给该用户；根据以上方法生成的导频序列具有以下特性，即由一个网络级基序列产生的多个小区级基序列之间都是满足正交的；而一个小区级基序列所产生的所有用户序列之间也是正交的，而不同小区的用户序列之间不能保证正交。...

【技术特征摘要】
1.一种导频分配方法，其特征在于：本方法包括如下步骤，
步骤1：生成网络级基序列
根据Chu序列的生成方法，生成网络级导频基序列
a＝[a0，α1，…，aτ-1]，τ为序列长度；其中an由下面的公式产生：
an=expiNπτn(n+(τmod2))]]>n＝0，1，…，τ-1(1)
其中i为虚数单位，N为控制参数，其应当是与τ互质的整数；
a0，a1，…，ατ-1为就是序列a的各项元素，整个序列为导频序列；
步骤2：生成小区级基序列
根据网络部署中蜂窝小区的拓扑结构中的复用因子，设定需要生
成的小区级基序列个数为L；考虑到小区级基序列能够在第一干扰圈
之外的小区中重复使用，一般L取为3或者7；
对第j个小区，在网络级基序列的基础上进行相位偏移，生成该
小区的小区级基序列ψj，该序列的第n项根据下面公式计算：
[ψ‾j]n=anexpi2πqjnτ]]>n＝1，2，…τ(2)
其中qj为该小区的相位偏移控制参数，它不能是τ的整数倍，且
不能与j相等；
步骤3：生成用户级导频序列
在小区级导频基序列的基础上，通过循环移位得到该小区的用户
级导频序列；即假设单个小区可接纳用户数为K，则第j个小区的第
k个用户导频序列(k＝1,2,…,K)为：
ψjk＝〈ψj>k-1(3)
其中〈·〉k表示矢量向左循环移位k位；
步骤4：计算各用户导频序列与邻区各导频序列间的统计互相关
值
首先确定计算相邻小区间导频序列互相关时的最大偏移量S；S
的大小可根据小区覆盖场景配置，即S等于该覆盖场景下从基站到小
区边缘的平均传播时延除以导频序列中单个码元的时域长度，也可简
化起见将其设为0；
对构造出的L个小区×K个用户＝LK个用户级导频序列，逐个分
别计算单个用户导频与本小区之外所有用户导频之间的互相关值的
统计平均，即，对第j小区的第k个用户导频而言，其统计互相关值
为：
SCjk=1(L-1)·K·SΣm=1,m≠jLΣn=1KΣs=0Sccors(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李克，李文法，
申请(专利权)人：北京联合大学，
类型：发明
国别省市：北京;11