一种宽带大规模天线系统中导频调度方法
【专利摘要】本发明公开了一种宽带大规模天线系统中导频调度方法，在空间和频率两个维度上为用户设计导频信号，包括如下步骤：首先，采用时分和频分的方式复用导频信号资源；其次，在空间域上利用信道的有限角度扩展性质复用导频资源；最后，在频域维度通过设计导频信号复用导频资源。调度过程中，本发明提供的方法评能保证各通信用户的服务质量以改善用户体验，且具有较低的复杂度。
【专利说明】一种宽带大规模天线系统中导频调度方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线通信系统的导频资源分配方法，尤其涉及一种采用匹配传输的宽带大规模天线系统中导频调度方法。
【背景技术】
[0002]近年来移动用户对高速率数据业务，如网页浏览、视频传输、远程办公等需求的提高，促进了移动通信技术的迅猛发展。多天线技术(MIMO, multiple-1nputmultiple-output)结合正交频分复用(OFDM, orthogonal frequency divisionmultiplexing)技术可提供几比特每秒每赫兹的频谱效率,近年来这两种技术的结合已被现代通信系统米纳并开始商用，如 WiMax (worldwide interoperability for microwaveaccess)系统和LTE (long term evolution)系统。2010年，贝尔实验室的研究人员发现基站安装更多天线而形成的大规模天线系统能深度挖掘空间维度资源，该系统可提供几十甚至几百比特每秒每赫兹的频谱效率。由于极大地提高了频谱效率，大规模天线技术受到越来越广泛的关注，有望成为未来移动通信系统的关键技术之一。
[0003]大规模天线系统具有更多的空间链路，以致需要更多的导频资源用于获取瞬时信道信息。为提高传输效率，系统需降低导频资源开销，以使得更多的无线资源用于传输数据。因而，大规模天线系统中导频资源十分稀缺。这会使得系统中存在非正交的导频，这种非正交导频尤其会出现在邻小区，这一现象被称为导频污染。通常，无线信道会在某个特定的区域内集中绝大部分能量。考虑到信道的能量集中特性，如果信道在空间或者频率维度上不交叠，上述导频污染现象就不会存在。因而，信道的能量集中特性可以提供更多的导频资源，进而减轻导频污染现象。为使用户的信道在空间或者频率维度上不交叠，需要将导频资源进行调度。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种宽带大规模天线系统中导频调度方法，是一种在空间和频率两个维度资源上复用的导频调度算法，适用于采用正交频分复用技术的大规模天线系统；本发明方法设计的导频信号能够有效降低导频开销，并保证每个用户的服务质量。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]传统的导频调度算法以最小均方误差信道估计器的均方误差为准则进行调度，这种方式不能保证各通信用户的服务质量(QoS, quality of service),而各用户的服务质量是衡量调度好坏的关键指标之一。本发明提供的一种宽带大规模天线系统中导频调度方法，以各用户的评估传输速率为准则进行调度，能保证各通信用户的服务质量，并且具有较低的调度复杂度；本发明方法具体包括如下步骤:
[0007](I)通过周期性上行探测信号获取U个用户各自到基站的到达角均值、延时功率谱、功率衰落系数和到达角概率密度函数；将所有用户按到达角均值递增的顺序排序，排序后的用户编号为:0、1、...、u、...、u-l ；
[0008]对于编号为U的用户，延时功率谱共有Lu个径，第i个径的延时和归一化功率分别为τ uiTs和Pui，名词归一化表示为Σ5。& =1;其中Ts为采样间隔，τ ui为采样后延时；
[0009]对于编号为U的用户，记功率衰落系数为i3u，到达角概率密度函数为fu(0);其中O ≤ θ < JI ；
[0010](2)通过时分复用和频分复用方式，将导频资源分为编号为0、1、...、g、...、G_1的G个组；记频域导频子载波个数为Np ；
[0011]对于编号为g的组，其中编号为U的用户的频域导频信号为WuXg ;其中Xg为编号为g的组中长度为Np的基本导频信号列向量，Wu为第k个对角元为^^~/、的
对角矩阵，e为自然底数，j为虚数单位，代eP是编号为u的用户的移位因子，集合P= {p} = {0, 1,..., Np-1j ；
[0012]依次为用户分配各组导频资源，在一个组中分配移位因子，如果一个组分配完移位因子则换下一组，直到分配完所有组；对于任一组，分配移位因子的方法为:按编号递增顺序遍历集合P中元素，遍历过程中，对于集合P中每个元素P依次执行步骤(3)；
[0013](3)将一个组中已分配移位因子用户的编号构成集合Stl，将所有未分配移位因子用户的编号构成集合S1 ;编号在集合Stl中的所有用户同时通信时，编号为u的用户的评估传输速率为，编号为u的用户的期望传输速率为;
[0014]按用户编号递增顺序，遍历集合S1中所有编号，遍历过程中，对任一编号U1，假定编号为U1的用户被分配移位因子P，即是假定=口，考察两个条件:
[0015]为执行本步骤时最近被分配移位因子用户的编号；
如果对某个元素P在本步骤中未分配移位因子，则认为该条件满足；λ ,为取值O至0.5的固定门限值；
[0016]I1、对于任一编号为U的用户均满足R1, {S,) > R:r，其中U e S0;
[0017]上述两个条件中，集合Stl包含编号U1 ;遍历过程中，如果编号为U1的用户满足上述两个条件，则编号为U1的用户被分配移位因子P，即是A = P;否则，编号为U1的用户不被分配移位因子；继续遍历集合S1直到遍历完毕。
[0018]所述步骤(3)中，编号在集合Stl中的所有用户同时通信时，编号为U的用户的评估
传输速率:
[0019]
【权利要求】
1.一种宽带大规模天线系统中导频调度方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)通过周期性上行探测信号获取U个用户各自到基站的到达角均值、延时功率谱、功率衰落系数和到达角概率密度函数；将所有用户按到达角均值递增的顺序排序，排序后的用户编号为:0、1、...、u、...、u-l ； 对于编号为u的用户，延时功率谱共有Lu个径，第i个径的延时和归一化功率分别为τ uiTs和Pui，名词归一化表示为
2.根据权利要求1所述的宽带大规模天线系统中导频调度方法，其特征在于:所述步骤(3)中，编号在集合Stl中的所有用户同时通信时，编号为u的用户的评估传输速率:
【文档编号】H04L5/00GK103905172SQ201410136859
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】江彬, 熊鑫, 尤肖虎, 高西奇 申请人:东南大学